人类白血病的确切原因仍然未知。许多因素被认为与白血病的发病有关。病毒可能是主要因素。此外，还有遗传因素、辐射、化学毒物或药物等因素。

有些染色体异常与白血病的发生有直接关系。染色体断裂和易位可以移动和激活癌基因。染色体中基因结构的改变可直接引起细胞突变，免疫功能的降低有利于白血病的发生。

(1)病毒

现已证明，C RNA肿瘤病毒或逆转录病毒是小鼠、猫、牛、羊、灵长类等哺乳动物自发性白血病的病因。这种病毒可以通过内源性逆转录酶合成RNA序列中DNA的一个拷贝，即一种前病毒，插入宿主的染色体DNA中可以诱发恶性转化。

病毒携带病毒衍生肿瘤基因(v-onc)，大多数脊椎动物(包括人类细胞)都有与v-onc同源的基因，称为肿瘤衍生基因。v-onc整合到宿主细胞的基因体后，可使相邻基因恶性化。逆转录病毒感染还可以激活源肿瘤的基因，成为恶性基因，导致靶细胞恶性转化。即使进入体内的病毒基因不含v-onc，但如果改变了基因的正常功能，也可能导致白血病。

人类白血病的病毒病因学已经研究了几十年，但到目前为止，只有成人T细胞白血病肯定是由病毒引起的。

(2)遗传因素

遗传因素与某些白血病的发病有关。白血病家族史在白血病患者中占8.1%，而对照组仅占0.5%。近亲中急性淋巴细胞白血病的发病率比预期高30倍。一些染色体畸变和断裂的遗传病常伴有白血病的高发，如唐氏综合征、先天性红斑毛细血管扩张症(Bloom综合征)和范可尼贫血。

50%的急性淋巴细胞白血病患儿都有一种特殊的掌纹，叫做雪梨线。与白血病的HLA抗原类型有关，如急性淋巴细胞白血病，常伴有HLA-A2和A9。说明遗传因素和白血病的发病有一定的联系，但对于大多数白血病来说，白血病毕竟不是遗传病。

(3)辐射因素

电离具有白血病效应，其效应与辐射剂量和辐射部位有关。一次大剂量(1 ~ 9 Gy)或多次小剂量均可引起白血病。

全身和辐射场受到照射，尤其是骨髓受到照射，可导致骨髓功能障碍和免疫异常。辐射后几个月仍可观察到染色体断裂和重组。辐射可以导致双链DNA的可逆断裂，从而引起致瘤病毒在细胞中的复制和排出。辐射可诱发急慢性非淋巴细胞白血病和慢性粒细胞白血病，但无慢性淋巴细胞白血病，发病前通常有一个骨髓抑制期，潜伏期约为2 ~ 16年。

(4)化学因素

苯的白血病诱导作用是相当肯定的。苯引起的急性白血病主要是急性粒细胞白血病和红白血病。烷化剂和细胞毒药物可引起继发性白血病也是肯定的。原发淋巴恶性肿瘤和易发生免疫缺陷的恶性肿瘤，多数继发白血病发生在长期烷化剂治疗后，乳腺癌、卵巢癌、肺癌化疗后也易发生继发性白血病。