一、發病原因
其病因與發病原理尚未完全明確。可能導致發生兒童白血病的因素包括遺傳、環境、病毒感染、免疫缺陷因素，但對每一個白血病患兒來說常不能確定其個體的致病原因。
(1)環境因素
輻射因素：接受X線診斷與治療、32P治療、原子彈爆炸的人群白血病發生率高。二次世界大戰時日本發生原子彈爆炸后，當地白血病發病率增高即證實這一點。接觸治療性輻射也增加白血病的發病率。
化學因素：苯、抗腫瘤藥如烷化劑和足葉乙甙、治療銀病的乙雙嗎啉等均可引起白血病。其他與ALL發病可能有關的化學物品有除草劑、殺蟲劑、孕婦酗酒、避孕藥、煙草及化學溶劑，但這些因素與ALL發病的確切關系尚不肯定。
(2)感染因素
Smith等研究發現孕婦宮內胎兒感染可增加5歲以下兒童患ALL的危險。感染導致ALL危險性增加的機制可能是感染導致基因組的不穩定性增加。資料證明EB病毒感染可能與L3型ALL相關，也有ALL發病與HIV感染相關的病例報告。甲型肝炎病毒感染與兒童ALL高發病率有關。改善公共衛生狀況可降低母親孕期感染及新生兒感染。對降低ALL的危險性將起到不可忽視的作用。母乳喂養可降低嬰兒感染性疾病的發生。喂養方式與兒童急性白血病(AL)的相關性報道不一，目前的觀點傾向于母乳喂養可降低兒童白血病發生的危險。與感染相關的其他因素包括免疫接種、動物接觸史、藥物應用史(如氯霉素)、季節變化等，它們與兒童白血病的確切相關性尚無定論。
(3)免疫缺陷
先天性免疫缺陷者淋巴系統惡性腫瘤的發病率增高。
(4)先天性基因(遺傳)因素
基因突變或是缺陷：家族性白血病占白血病的7‰，同卵雙生同患白血病的機率較其他人群高3倍，B細胞CLL呈家族性傾向。早期文獻報道對確診時年齡2個月和14歲的同卵雙胞胎通過分子生物學方法研究證明，來自宮內同一胎兒、同一細胞擴增或突變后的同卵雙生的同胞ALL的發生是一致的。由于這種疾病在雙胞胎沒有臨床的和生物學上的差異。有人猜測某些獨生子的白血病可能起源于胎內。并且進一步推測附加因素或出生后環境因素導致在出生后的任何時間發生白血病。為驗證這一假設，研究者用新生兒血印記檢測現有的克隆或與患者相關的特殊白血病相關融合基因序列(TEL-AML1)，發現t(12;21)與TEL的非易位等位基因的缺失之間的相關性在B系ALL最常見。這些研究提示兒童急性淋巴細胞白血病為胎內起源。有報告白血病患兒(包括ALL)同胞的白血病發病率比普通人群高2～4倍。單卵雙胎中一個發生白血病后，另一個發生白血病的機會高達25%;發病年齡越小，另一個發病的機會越高;當發病年齡>7歲時，另一個發病的機會明顯減少。說明白血病的發生可以有先天性遺傳因素參與，但確切的基因因素尚未十分明了。目前已檢出的畸變有t(1;19)、t(7;10)、t(8;21)、t(9;22)、t(12;21)t(15;17)、TAL1D、dup(11q23)等8種染色體畸變。
先天性疾病：如Fanconi貧血、Downs綜合征、Bloom綜合征等，白血病發病率均較高。
(5)其他血液病
如慢性髓細胞白血病、骨髓增生異常綜合征、骨髓增生性疾病如原發性血小板增多癥、骨髓纖維化和真性紅細胞增多癥、陣發性血紅蛋白尿、多發性骨髓瘤、淋巴瘤等血液病最終可能發展成急性白血病，特別是急性非淋巴細胞白血病。
二、發病機制
有關白血病發病機制的研究甚多，包括對分子遺傳改變、預后因素、分子流行病學及藥物遺傳學等方面的研究。推測有兩種可能，即獲得性遺傳損傷可激活細胞的初始致癌基因或滅活腫瘤抑制基因(抗癌基因)，二者均可導致腫瘤監控能力丟失，使白血病細胞失控性增殖。這些遺傳學上的改變可以為點突變、基因擴增、基因缺失或染色體易位。染色體易位在許多白血病中可以見到。易位可隱藏一個基因到新的位置，使新的初始致癌基因變為啟動子或在其他獨特基因上成為增強因子。例如在t(8;14)這個染色體易位上，免疫球蛋白重鏈基因的增強因子是與MYC基因接近的并列成分，導致Burkitts淋巴瘤。易位也可以發生在兩個基因之內，導致基因重排和嵌合蛋白。如在ALL和CML上發現的t(9;22)易位。混合白血病(mix linge leukemia，MLL)基因重排和11q23異常可以發生在淋巴系和髓系白血病，如Ph染色體可以在Ph染色體陽性ALL的髓系或紅細胞系的早期細胞中檢出，提示在ALL患者，除淋巴系統外可累及多系造血干細胞。
病理改變：白血病細胞積聚在骨髓內取代了正常的造血細胞，并向肝，脾，淋巴結，中樞神經系統，腎和性腺擴散.由于這些細胞是由血液所攜帶，因而可浸潤任何器官或部位.急性淋巴細胞性白血病常侵犯中樞神經系統;急性單核細胞性白血病常累及齒齦;急性髓細胞性白血病可在任何部位造成局部性損害(粒細胞性類肉瘤或綠色瘤).白血病浸潤表現為未分化的圓形細胞成片狀，除中樞神經系統和骨髓外，一般其對器官功能的破壞極小.腦膜的浸潤導致顱內壓增高;骨髓浸潤取代了正常造血則引起貧血，血小板減少和粒細胞減少.
