尚未完全明了，下列機制可能在白血病的發病中起重要作用。
1.原癌基因的轉化 人類和許多哺乳動物的染色體基因組中存在原癌基因(又稱細胞癌基因)，在正常情況時，其主要功能是參與調控細胞的增殖，分化和衰老死亡。當機體受到致癌因素的作用下，原癌基因可發生突變、染色體重排或基因擴增，轉化為腫瘤基因，從而導致白血病的發生。
2.抑癌基因畸變 近年研究發現正常人體存在著抑癌基因，如RB、P53、P16、WT1等，當這些抑癌基因發生突變、缺失等變異時，失去其抑癌活性，造成癌細胞異常增殖而發病。
3.細胞凋亡受抑 細胞凋亡是在基因調控下的一種細胞主動性自我消亡過程，是人體組織器官發育中細胞清除的正常途徑。當細胞凋亡通路受到抑制或阻斷時，細胞沒有正常凋亡而繼續增殖導致惡變。研究發現，急性白血病時抑制凋亡的基因(如Bcl-2 、Bcl-XL等)常高表達，而促進凋亡的基因(如P53 、Fas、 Bax等)表達降低或出現突變;此外，特異染色體易位產生的融合基因也可抑制細胞凋亡(M3中的PML/RARα融合基因)。由此可見，細胞凋亡受抑在白血病發病中的起重要作用。