ल्यूकेमिया के सभी विभिन्न प्रकारों के कोई भी एक भी ज्ञात कारण नहीं हैं। विभिन्न ल्यूकेमिया के संभवतः अलग-अलग कारण हो सकते हैं। ज्ञात कारणों में प्राकृतिक और कृत्रिम अयानिकृत विकिरण, इंसानों में पाए जाने वाले विषाणु जैसे मानव संबंधी T-लिम्फोट्रोपिक विषाणु और कुछ रासायानिक पदार्थ, विशेष रूप से बेंजीन और पिछले घातक ऊतक-समूह के लिए अल्काइल समूह संबंधी कीमोथेरैपी अभिकारक शामिल होते हैं। तंबाकू का सेवन वयस्कों में घातक माइलॉयड ल्यूकेमिया विकसित करने के जोखिम में वृद्धि करने से संबंधित है।मातृ-भ्रूण संचरण के कुछ मामलों की सूचना मिली है।
अन्य कर्कट की तरह, ल्यूकेमिया, DNA के शारीरिक उत्परिवर्तनों के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है जो ऑन्कोजीन्स (Oncogenes) को सक्रीय करता है या ट्यूमर को दबाने वाले जीनों को निष्क्रिय करता है और कोशिका मृत्यु, विभेदीकरण और विभाजन के नियंत्रण में बाधा डालता है। ये परिवर्तन स्वतः हो सकते हैं या आयनीकरण विकिरण या कैंसरजनित पदार्थों के संपर्क में आने से हो सकते हैं और आनुवंशिक कारकों के द्वारा संभवतः प्रभावित हो सकते हैं। शोधकर्ताओं के समूह और विषय नियंत्रण अध्ययनों (Case-control studies) ने पेट्रोरासायनों जैसे कि बेंजीन और केश रंगने के पदार्थों के साथ संपर्क को ल्यूकेमिया के कुछ रूपों के विकास के साथ जोड़ा है।
वायरसों को भी ल्यूकेमिया के कुछ किस्मों के साथ जोड़ा गया है। उदाहरण के लिए, ALL के कुछ मामले या तो मानव प्रतिरक्षी न्यूनता विषाणु या मानव T-लिम्फोट्रोपिक विषाणु (वयस्कों में T-कोशिका ल्यूकेमिया/लिम्फोमा उत्पन्न करने वाले) द्वारा जनित संक्रमण से संबंधित हैं। हालांकि, एक रिपोर्ट यह सुझाव देता है कि कुछ कीटाणुओं के संपर्क में आने से बच्चों को ल्यूकेमिया से कुछ हद तक सुरक्षा मिल सकती है।
कुछ लोगों में ल्यूकेमिया विकसित होने की आनुवंशिक प्रवृत्ति होती है। यह प्रवृत्ति पारिवारिक इतिहासों और युग्म अध्ययनों से प्रर्दशित होती है।प्रभावित लोगों में सम्मिलित रूप से एक या एक से अधिक जीन हो सकते हैं। कुछ मामलों में, परिवारों में अन्य सदस्यों के सामान एक ही प्रकार की ल्यूकेमिया विकसित होने की प्रवृत्ति होती हैं; अन्य परिवारों में, प्रभावित लोगों में विभिन्न प्रकार की ल्यूकेमिया या संबंधित रक्त कर्कट विकसित हो सकता है।
इन आनुवंशिक विषयों के अलावा गुणसूत्र संबंधी असामान्यताओं वाले या कुछ अन्य आनुवंशिक स्थितियों वाले लोगों में ल्यूकेमिया का अधिक से अधिक खतरा होता है।उदाहरण के लिए, जन्मजात विकृति (Down syndrome) से प्रभावित लोगों में घातक ल्यूकेमिया के प्रकारों के विकसित होने का अत्यधिक खतरा होता है। फैंकोनी एनीमिया से घातक माइलॉयड ल्यूकेमिया होने का खतरा होता है।
गैर-आयनीकृत विकिरण से ल्यूकेमिया होने के कारणों को सुनिश्चित करने के लिए कई दशकों से अध्ययन किये जा चुके हैं। अंतर्राष्ट्रीय एजेंसी ने कैंसर विशेषज्ञ कार्य समूह के संबंध में अनुसन्धान करने वाली प्राकृतिक रूप से घटित होने वाले और उत्पादन, संचारण और विद्युत शक्ति के उपयोग के सहयोग से होने वाले स्थिर विद्युत और अत्यंत निम्न आवृत्ति वाली विद्युतचुम्बकीय उर्जा के द्वारा एकत्रित किये गए सभी आंकडों की विस्तृत समीक्षा की.उन्होंने यह निष्कर्ष निकाला कि इस बात के बहुत सीमित प्रमाण हैं कि उच्च स्तर वाले ELF चुम्बकीय (लेकिन विद्युतीय नहीं) क्षेत्र बचपन में होने वाली ल्यूकेमिया का कारण बन सकते हैं। महत्वपूर्ण ELF चुंबकीय क्षेत्रों के संपर्क में आने से इन उच्च स्तरों वाले चुम्बकीय क्षेत्रों के संपर्क में आने वाले बच्चों में ल्यूकेमिया होने का दोगुना अधिक खतरा हो सकता है।हालांकि रिपोर्ट यह भी बतलाता है कि इन अध्ययनों में पाए जाने वाली पद्धतिमूलक कमजोरियों और पूर्वाग्रहों ने संभवतः बढ़ाकर कहे जाने का जोखिम उत्पन्न किया हैं।वयस्कों में ल्यूकेमिया के साथ संबंध होने या किसी अन्य रूप में घातकता होने के कोई प्रमाण प्रर्दशित नहीं हुए हैं।चूंकि ELFs के ऐसे स्तरों के साथ संपर्क अपेक्षाकृत रूप से असामान्य है, विश्व स्वास्थ्य संगठन ने यह निष्कर्ष निकालता है कि ELF के साथ संपर्क, यदि बाद में कार्यकारी सिद्ध हुआ, तो विश्व भर में प्रतिवर्ष ऐसे सिर्फ 100 से 2400 मामले ही होंगे, जो उस वर्ष की कुल घटना के 0.2 से 4.95% जाहिर करेंगे.
जब तक ल्यूकेमिया के कारण का पता नहीं लगाया जाता है, इस बीमारी की रोकथाम करने का कोई रास्ता नहीं है। कारणों का पता चल जाने के बाद भी, उन्हें तुंरत नियंत्रित नहीं किया जा सकता है, जैसे कि प्राकृतिक रूप से होने वाले पृष्ठिका विकिरण और इसलिए वे विशेष रूप से रोकथाम के उद्देश्यों में सहायक नहीं होते हैं। 

लक्षण
कारण और जोखिम संबंधी कारक
तीव्र माईलोजेनस ल्यूकेमिया (AML)
एक्यूट लिम्फोब्लास्टिक ल्यूकेमिया (ALL)