人类白血病的确切病因至今未明。许多因素被认为和白血病的发病有关。病毒可能是主要的因素。此外，尚有遗传因素、放射、化学毒物或药物等因素。
(1)病毒：早已证实C型RNA肿瘤病毒或称逆转录病毒是哺乳类动物如小鼠、猫、牛、绵羊和灵长类动物自发性白血病的病因。这种病毒能通过内生的逆转录酶按照RNA顺序合成DNA的复制品，即前病毒，当其插入宿主的染色体DNA中后可诱发恶变。
(2)遗传因素：遗传因素和某些白血病发病有关。白血病患者中有白血病家族史者占8.1%，而对照组仅0.5%。近亲结婚人群急性淋巴细胞白血病的发病率比期望值30倍。儿童急性淋巴细胞白血病患者50%有一种特殊掌纹，称为Sydney线。
(3)放射因素：电离辐射有致白血病作用，其作用与放射剂量大小及辐射部位有关。一次较大剂量(1～9Gy)或多次小剂量均有致白血病作用。