人類白血病的確切病因至今未明。 許多因素被認為和白血病的發病有關。 病毒可能是主要的因素。 此外， 尚有遺傳因素、放射、化學毒物或藥物等因素。
某些染色體的異常與白血病的發生有直接關係， 染色體的斷裂和易位可使癌基因的位置發生移動和被啟動， 染色體內基因結構的改變可直接引起細胞發生突變， 免疫功能的降低則有利於白血病的發病。
病毒
早已證實C型RNA腫瘤病毒或稱逆轉錄病毒是哺乳類動物如小鼠、貓、牛、綿羊和靈長類動物自發性白血病的病因。 這種病毒能通過內生的逆轉錄酶按照RNA順序合成DNA的複製品，
腫瘤病毒攜帶有病毒源瘤基因(v-onc)， 大多數脊椎動物(包括人的細胞)基因體內有與v-onc同源的基因稱源瘤基因。 v-onc被整合入宿主細胞的基因體內後可使鄰近的基因發生惡變。 逆轉錄病毒的感染也可致源瘤基因啟動， 成為惡性轉變的基因， 導致靶細胞惡變。 進入體內的病毒基因即使不含有v- onc， 如果改變了基因的正常功能， 也有可能引起白血病。
人類白血病的病毒病因研究已有數十年歷史， 但至今只有成人T細胞白血病肯定是由病毒引起的。
遺傳因素
遺傳因素和某些白血病發病有關。 白血病患者中有白血病家族史者占8.1%， 而對照組僅0.5%。 近親結婚人群急性淋巴細胞白血病的發病率比期望值30 倍。
兒童急性淋巴細胞白血病患者50%有一種特殊掌紋， 稱為Sydney線。 白血病和HLA抗原型別有某種聯繫， 如急性淋巴細胞白血病常伴HLA-A2和A9等。 都說明遺傳因素和白血病的發病有某種聯繫， 但對大多數白血病而言， 白血病畢竟不是遺傳性疾病。
放射因素
電離輻射有致白血病作用， 其作用與放射劑量大小及輻射部位有關。 一次較大劑量(1～9Gy)或多次小劑量均有致白血病作用。
化學因素
苯的致白血病作用比較肯定。 苯致急性白血病以急性粒細胞白血病和紅白血病為主。
