As características clínicas da chamada reacção do tipo leucemia são principalmente o número anormalmente elevado de glóbulos brancos no quadro do sangue periférico. Em infecções bacterianas graves, os leucócitos podem ser anormalmente elevados, mas raramente excedem 30.000 ou mais. No entanto, a leucemia é principalmente uma proliferação anormal de leucócitos na medula óssea, quer seja uma leucemia linfocítica ou granulocítica, devido à proliferação de células anormais, que podem atingir mais de 100.000 ou centenas de milhares de leucócitos no quadro do sangue periférico. A presença de um grande número de células ingénuas pode ser o diagnóstico diferencial. A proliferação anormal de granulócitos e leucócitos ingénuos na medula óssea resulta na supressão de glóbulos vermelhos e plaquetas, o que pode levar a anemia clínica e hemorragia devido a trombocitopenia. Todo o sistema reticuloendotelial do corpo, fígado, baço e gânglios linfáticos parecem ter sido invadidos, e a progressão é clinicamente particularmente rápida. Se houver suspeita desta condição, é finalmente possível fazer um diagnóstico definitivo. A reacção semelhante à leucemia não tem estas características, excepto no controlo da infecção, e o quadro sanguíneo mostra por vezes sinais evidentes de melhoria, pelo que esta pode ser diferenciada.