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白血病的病因，目前尚未完全阐明，较为公认的因素有，一个是电离辐射，包括Ω射线、X射线等电离辐射均可导致白血病。接受X线诊断、原子弹爆炸的人群，白血病的发生率比正常人群要明显增高。而是化学因素，如苯、抗肿瘤药物，比如烷化剂等，均可引起白血病，治疗银屑病的药物乙双吗啉，现在已被证实与急性早幼粒细胞白血病的发病相关，染发、吸烟等也可能与白血病的发病相关，特别是急性髓细胞白血病。
病毒，比如人类T淋巴细胞病毒，可以引起人类T细胞白血病。再一个是遗传因素，家族性白血病占白血病的7‰，同卵双生同患白血病的机率，比普通人群要高三倍。
先天性疾病如范可尼贫血、唐氏综合征等，白血病的发病率也较高。其他的白血病比如慢性髓细胞白血病、骨髓增生异常综合征、骨髓增殖性疾病，比如原发性血小板增多、骨髓纤维化和真性红细胞增多症、阵发性睡眠性血红蛋白尿、多发性骨髓瘤、淋巴瘤等血液系统的疾病，最终也有可能发展成急性白血病。
