Η αιτία για τις περισσότερες περιπτώσεις λευχαιμίας είναι άγνωστη.
Οι διάφορες λευχαιμίες πιθανά έχουν διαφορετικές αιτίες.
-Λευχαιμία, όπως και άλλες μορφές καρκίνου, προκύπτει από μεταλλάξεις στο DNA. Ορισμένες μεταλλάξεις μπορεί να προκαλέσουν λευχαιμία ενεργοποιώντας ογκογονίδια ή απενεργοποιώντας ογκοκατασταλτικά γονίδια, διακόπτοντας έτσι τη ρύθμιση του κυτταρικού θανάτου, τη διαφοροποίηση ή τη διαίρεση. Αυτές οι μεταλλάξεις μπορεί να συμβούν αυτόματα ή ως αποτέλεσμα της έκθεσης σε ακτινοβολία ή σε καρκινογόνες ουσίες.
-Μεταξύ των ενηλίκων, οι γνωστές αιτίες είναι η φυσική και τεχνητή ιοντίζουσα ακτινοβολία, ιοί όπως ο HTLV1 (Ανθρώπινος Λεμφοτροπικός ιός), και ορισμένες χημικές ουσίες, και ιδίως το βενζόλιο και οι αλκυλιωτικοί παράγοντες χημειοθεραπείας για προηγούμενες κακοήθειες. Η χρήση καπνού συνδέεται με μια μικρή αύξηση του κινδύνου ανάπτυξης οξείας μυελογενούς λευχαιμίας σε ενήλικες. Η έκθεση σε ορισμένες πετροχημικά και βαφές μαλλιών είναι οι αιτίες για ορισμένες μορφές λευχαιμίας. Η διατροφή έχει πολύ περιορισμένη ή καμία επίδραση, αν και η κατανάλωση περισσότερων λαχανικών μπορεί να παράσχει ένα μικρό προστατευτικό όφελος.
-Μερικοί άνθρωποι έχουν μια γενετική προδιάθεση για την ανάπτυξη της λευχαιμίας. Η προδιάθεση αυτή αποδεικνύεται από μελέτες διδύμων, λόγω μετάλλαξης σε ένα μόνο γονίδιο ή σε πολλαπλά γονίδια κοινά. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι οικογένειες έχουν την τάση να αναπτύσσουν το ίδιο είδος λευχαιμίας. Σε άλλες οικογένειες, μπορούν να αναπτύξουν διάφορες μορφές λευχαιμίας ή άλλους καρκίνους του αίματος.
-Τα άτομα με χρωμοσωμικές ανωμαλίες ή ορισμένες άλλες γενετικές παθήσεις έχουν μεγαλύτερο κίνδυνο λευχαιμίας.  Για παράδειγμα, τα άτομα με σύνδρομο Down έχουν ένα σημαντικά αυξημένο κίνδυνο ανάπτυξης οξείας λευχαιμίας (ιδιαίτερα οξεία μυελοειδή λευχαιμία). Η αναιμία Fanconi είναι ένας παράγοντας κινδύνου για την ανάπτυξη οξείας μυελοειδούς λευχαιμίας.
-Αν η μη - ιονίζουσα ακτινοβολία προκαλεί λευχαιμία έχει μελετηθεί για αρκετές δεκαετίες. Υπάρχουν περιορισμένες ενδείξεις ότι τα υψηλά επίπεδα των μαγνητικών πεδίων θα μπορούσαν να προκαλέσουν παιδική λευχαιμία. Η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια, η μαγνητική (όχι η ηλεκτρική) θα μπορούσε να προκαλέσει λευχαιμία.
-Μετάδοση από τη μητέρα στο έμβρυο (σπάνια).
Συμπερασματικά οι αιτίες των λευχαιμιών
-Η αιτία των λευχαιμιών είναι άγνωστη.
-Συνήθως υπάρχει γενετική προδιάθεση. Σε < από 10 έτη εμφανίζεται σε μονογενή δίδυμο. Ό κίνδυνος αυξάνει  5 φορές.
-Λευχαιμικά σύνδρομα
1. Απλά γονιδιακά αυτοσωματικά
2. Υπολειπόμενα
3. Μυελοδυσπλαστκό Σύνδρομο με μονοσωμία 7
4. Γενετικό σύνδρομο ερυθρολευχαιμίας
5. Αυτοσωματικό επικρατές  της ασπιρίνης. Ανάπτυξη ΟΜΛ, μετάλλαξη στο AML-1
6. Κληρονομική χρωμοσωμική αστάθεια σε αυτοσωματικές υπολειπόμενες διαταραχές (αναιμία Fanconi, αταξία-τηλαγγειεκτασία, σύνδρομο Bloom).
7. Αυξημένος κίνδυνος και σε Χ- ανοσοανεπάρκειες και στο σύνδρομο Down.
-Ογκογόνοι ιοί
HTLV1 (Ανθρώπινος Λεμφοτροπικός ιός): Τ-cell Λευχαιμία (Ιαπωνία, Καραϊβική, Αφρική). Γίνεται οριζόντια εξάπλωση με το σεξ ή μέσω αίματος, από τη μητέρα στο παιδί. Εμφανίζεται σε αυτούς που μολύνθηκαν στο 2-4% μετά 30 έτη.
-Ακτινοθεραπεία
Η ακτινοθεραπεία είναι λευχαιμιογόνος (ΟΜΛ, ΧΛΛ, ΟΛΛ), σε αγκυλοποιητική σπονδυλίτιδα, στη βόμβα Χιροσίμα και Ναγκασάκι. Κυρίως, συμβαίνει όταν δίνονται μεγάλες δόσεις σε μικρό χρόνο. Οι νέοι είναι πιο ευπαθείς και η λευχαιμία εμφανίζεται 10 έτη μετά. Επίσης, από την ακτινοβολία ραδονίου από το έδαφος μπορεί να γίνουν αλλαγές χρωμοσωμάτων. Και από τος μετασχηματιστές με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.
-Χημικά
Το βενζένιο (κηροζίνη, τετραχλωράνθρακες, οργανικοί διαλύτες, 1% αμόλυβδη βενζίνη) κάνει απλασία, ΜΔΣ,ΟΜΛ
-Καπνιστές
-Φάρμακα και δευτεροπαθείς λευχαιμίες
Αλκυλιούντες παράγοντες (μελφαλάνη, νιτροζουρίες). Αρχικά κάνουν ΜΔΣ (5,7,8 χρωμόσωμα) 4-6 έτη μετά και ανταποκρίνονται λιγότερο στη θεραπεία.
Αναστολείς Τοποϊσομεράσης ΙΙ, 1-2 έτη χωρίς ΜΔΣ. Συνήθως η λευχαμία που κάνουν είναι μονοκυτταρική (11, 21 χρωμόσωμα).
Σε λέμφωμα με αυτόλογη μεταμόσχευση υπάρχει αυξημένος κίνδυνος για λευχαιμία, 15%, λόγω της χημειοθεραπείας πριν την μεταμόσχευση.
Η θεραπεία κατά της ψωρίασης μπορεί να προκαλέσει ΟΠΜ (ΔΙΟΞΙΠΙΠΕΡΑΖΙΝΗ).
Στην Οξεία Λευχαιμία γίνεται κακοήθη εξαλλαγή στα πρώιμα αιμοποιητικά κύτταρα. Δεν μπορούν να διαφοροποιηθούν και συνεχίζουν να παράγονται και αντικαθιστούν το φυσιολογικό μυελό με ένα κλώνο από ανώειμα μυελοειδή ή λεμφοειδή κύτταρα.
Αποτέλεσμα είναι η αναιμία, η μόλυση και η αιμορραγία. Αν η νόσος δεν θεραπευτεί θα οδηγήσει σε θάνατο σε λίγους μήνες.
Στις λευχαιμίες γίνεται ταξινόμηση με βάση την μορφολογία, την ιστοχημεία, τα CDs, την κυτταρογενετική και την έκφραση γονιδίων. Επίσης, καταγράφονται οι βλάβες στα χρωμοσώματα που είναι και ο μόνος προγνωστικός παράγοντας για ανταπόκριση στη θεραπεία.