到目前为止，白血病的致病原因尚不明确，但已确认决非单一因素引起。较为公认的因素有病毒、电离辐射、药物、化学物质、免疫因素、遗传因素等。其中最令人关注的是病毒因素。
(1)病毒因素：近年来随着科学的发展，对人类白血病病毒也有了进一步的认识。日本和美国学者分别在1980年前后建立了T细胞白血病株，并相继分离了成人T细胞白血病株，统一命名为HTlV。HTlV与已知的动物逆转录病毒不同，是一种新分离出来的人类肿瘤病毒。因此，病毒致白血病的作用已经肯定。
(2)电离辐射：已经证明电离辐射在白血病的发病中有着重要作用。对放射线工作者，放射性物质的经常接触者以及原子弹爆炸后的调查和动物实验都已证明，在一定放射剂量范围内白血病的发生率明显增加。
(3)化学因素：能引起骨髓损伤的药物可导致白血病的发生。如氯霉素、保泰松等药物，及接触较高浓度的苯都有致白血病的可能。此外，抗肿瘤的化学药物也可能引起造血系统的恶性肿瘤。