Cauzele leucemiei nu sunt complet clare, dar se crede că aceasta poate fi cauzată de o combinație de factori genetici și de mediu. Printre cauzele posibile se numără expunerea la substanțe chimice toxice, cum ar fi benzina și pesticidele, precum și radioterapia și anumite infecții virale, precum HIV și virusul Epstein-Barr. De asemenea, există anumite condiții genetice care pot crește riscul de leucemie, precum sindromul Down și alte tulburări genetice rare.