원인은 아직 불분명합니다. 동물실험 결과 바이러스 감염이 가장 가능성이 많은 것으로 알려져 있습니다. 환경적인 요인으로는 방사선 조사, 감염, 약물 등이 의심되고 있으나 이에 대한 확증은 없습니다. 또 백혈병을 앓고 있는 형제자매 중에서 그렇지 않은 경우보다 4배의 높은 발생률을 보이는데 가족적으로 백혈병의 집결빈도가 높은 것으로 미루어 보아 유전적인 원인을 드는 학설도 있습니다. 

급성 골수성 백혈병의 발병 원인을 밝히는 것은 대부분의 경우 불가능합니다. 하지만 유전성 요인, 방사선 조사, 화학약품 등에 의한 직업성 노출과 항암제 등의 치료 약제들이 발병 원인이 될 수 있는 것으로 보고되고 있습니다. 즉, 이러한 원인들에 의해 암유전자 또는 인접 부위의 유전자에 변화가 일어나고, 그 결과 암유전자가 활성화되어 급성 골수성 백혈병을 유발하는 것으로 추정하고 있습니다.

유전성 소인

- 다운증후군, 클라인펠터증후군, 파타우중후군

- 판코니증후군, 블룸증후군

- 쌍생아, 환자의 형제 등 가족에서의 발병

방사선 조사

원자폭탄 투여지역, 치료를 위한 X선 노출환자, 라듐 노출 노동자 등

화학약품과 그 밖의 직업성 노출

벤젠, 페트로리움 제품, 페인트, 방부제, 제초제, 살충제, 전자장 노출

항암 화학요법제

항암제, 특히 알킬화제(alkylating agent)와 토포아이소머라제 II(topoisomerase II) 억제제

담배

그외 다른 혈액 질환

발작성야간성혈뇨증, 골수이형성증후군, 골수증식성 질환 등