人類白血病的確切原因至今不太明確，但許多因素被認為與白血病的發生有關，主要包括病毒、遺傳、放射、化學毒物或藥物等因素，而且可能是綜合性因素。

1、病毒：RNA病毒在鼠、貓、雞和牛等動物的致白血病作用已經肯定，這類病毒所致的白血病多屬于T細胞型。

2、放射：電離輻射有導致白血病的可能。一次大劑量或多次小劑量照射均有可能導致白血病。全身照射特別是骨髓受到照射，可致骨髓抑制和免疫抑制，照射后數月仍可觀察到染色體的斷裂和畸變，而后可誘發急性非淋巴細胞白血病、急性淋巴細胞白血病和慢性粒細胞白血病，其發病前常有一段骨髓移植期，其潛伏期約為2-16年或不足一年。診斷性照射是否會致白血病尚無確切根據，但孕婦胎內照射可增加出生后嬰兒發生白血病的危險性。

3、化學物質及毒物：苯的致病作用比較肯定，所致白血病以急性粒細胞白血病、紅白血病和慢性粒細胞白血病為主。烷化劑和細胞毒藥物可致繼發性白血病。治療銀屑病藥物乙雙嗎啉、乙亞胺、雙酮嗪都是極強的致染色體畸變物質，可引起繼發性白血病，類型以急性早幼粒細胞白血病為主，多在服藥后1-7年發病。

4、遺傳因素：某些白血病發病與遺傳因素有關。單卵雙胞胎如一人患白血病，另一人患白血病的機會為20%。少數白血病有家族性，家族性白血病占白血病病例總數的7%。另外還有先天性白血病。某些遺傳性疾病也常伴較高的白血病發病率。