Nije definitivno poznato šta prouzrokuje leukemiju i srodne krvne poremećaje. Ali postoji nekoliko faktora koji utiču na njihov razvoj. Ti faktori rizika samo su djelomičan razlog uzroka kod pojedinog pacijenta i odnose se samo na vrlo mali broj svih slučajeva. U većini slučajeva razlog ostaje nepoznat. Ako imate jedan ili više od tih faktora ne znači da ćete definitivno oboliti od te vrste bolesti.

Rizik nastanka leukemije raste sa dobi, osim u akutne limfocitne leukemije gdje se bilježi najveća učestalost u dječjoj dobi. Drugi rizični faktori su: primjena hemoterapije, izlaganje određenmim hemikalijama ili zračenju, razvoj oštećenja koštane srži, neke genetske bolesti (npr. Daunov sindrom) i drugi.

Uzrok leukemije je uvijek povezan sa oštećenjem dezoksiribonukleinske kiseline (DNK). Ta oštećenja mogu biti nevidljiva na razini gena ili uzrokovana promjenama u cijelom hromosomu ili njegovom dijelu. Za sada se zna da je maligna pretvorba uzrokovana aktivacijom gena koji djeluju promotorski na dijeljenje tkz. onkogeni ili ukidanjem djelovanja gena koji smanjuju snagu dijeljenja, tkz. supresorski geni.  Greška u radu jednog od ova 2 gena dovodi do nekontrolisanog rasta ćelija u koštanoj srži.