É agora geralmente aceite que a leucemia é causada pela proliferação anormal de células estaminais hematopoiéticas doentes no corpo do paciente e pela apoptose descontrolada. Contudo, o sangue periférico e a medula óssea ainda são diferentes, e em alguns doentes com leucemia em fase inicial, o sangue periférico pode mesmo ser completamente normal. Portanto, se houver qualquer suspeita de leucemia, o exame do sangue periférico e da medula óssea tem de ser realizado ao mesmo tempo, e durante o processo de tratamento, o julgamento do efeito do tratamento da doença Na maioria dos casos, o exame da medula óssea é a base, excepto em alguns casos, por exemplo, no tratamento de doentes com leucemia granulocítica crónica, a quantificação do gene de fusão do sangue periférico é a base na maioria dos casos.
Leucemia divide-se principalmente em leucemia aguda e leucemia crónica, e os doentes têm diferentes manifestações sanguíneas de rotina. A leucemia aguda é geralmente considerada se as células primitivas estiverem presentes e a percentagem de células primitivas (contendo linfócitos e monócitos ingénuos) exceder 20%. A leucemia granulocítica crónica ou a leucemia linfocítica crónica podem ser consideradas se a granulocitose ou linfocitose madura estiver presente em todas as fases. Esfregaço de medula óssea, biopsia de medula óssea, genotipagem, imuno-histoquímica, e testes cromossómicos podem ser considerados neste momento, conforme apropriado.
Em geral, o trabalho de sangue é geralmente indicativo da maioria das leucemias inicialmente, mas não absolutamente, e muito poucos doentes com leucemia podem não ter nenhum achado específico no seu sangue periférico. Quando os sintomas estão presentes, testes detalhados têm de ser organizados por um hematologista.