病毒（30%）：
C型RNA腫瘤病毒或逆轉錄病毒早已被證明是哺乳動物如小鼠、貓、牛、羊和靈長類動物的自發性白血病的原因。這些病毒可以通過內源性逆轉錄酶合成RNA順序的DNA拷貝，被稱為前病毒，當插入宿主的染色體DNA時可以誘發惡性腫瘤。
腫瘤病毒攜帶病毒性腫瘤基因（v-onc），大多數脊椎動物（包括人類細胞）的基因在體內與v-onc同源，稱為腫瘤基因。v-onc整合到宿主細胞的基因體中時可引起鄰近基因的惡性轉化，逆轉錄病毒感染也可引起惡性轉化的癌基因的激活，導致靶細胞的惡性轉化，進入 病毒基因，即使不含v-onc，如果改變了基因的正常功能，也可能引起白血病。
人類白血病的病毒病因已經研究了幾十年，但到目前為止，只有成人T細胞白血病肯定是由病毒引起。
遺傳因素（40%）：
遺傳因素與某些白血病的發生有關，8.1%的白血病患者有白血病家族史，而對照組中只有0.5%。如唐氏綜合徵、先天性紅斑狼瘡（布魯姆綜合徵）和範可尼貧血等疾病與白血病的高發病率有關。
50%的急性淋巴細胞白血病患兒有特定的掌紋，稱為悉尼線，而且白血病與HLA抗原類型有一定的關聯，如急性淋巴細胞白血病常有HLA-A2和A9，這說明遺傳因素與白血病的發生有一定的關聯，但對於大多數白血病來說，白血病畢竟不是一種遺傳病。
輻射因素（10%）：
電離輻射有致白血病作用，其作用與輻射劑量的大小和輻射的部位有關，大劑量（1-9Gy）或多個小劑量都有致白血病作用。
全身和大的輻射場照射，特別是對骨髓的照射，可導致骨髓這樣和免疫的程度，在照射後幾個月仍可觀察到染色體斷裂和重組，而且輻射可導致雙鏈DNA的可逆斷裂。因此，允許細胞內致瘤病毒的複製和排洩，輻射可以誘發急性和慢性非淋巴細胞白血病和慢性粒細胞白血病，但不能誘發慢性淋巴細胞白血病，而且發病前常有一段骨髓抑制期，潛伏期約為2至16年。
化學因素（5%）：
苯的致白作用比較肯定，苯引起急性白血病，主要是急性粒細胞白血病和紅細胞白血病，烷化劑和細胞毒藥物可引起繼發性白血病。大多數繼發性白血病也發生在化療後。
