백혈병의 증상은 감기나 다른 흔한 질환과 비슷한 경우가 많습니다. 따라서 병이 상당히 진행할 때까지도 백혈병에 걸렸는지 잘 모르는 경우도 있습니다. 예를 들면 열이 나면서 잘 떨어지지 않고 오래 간다든가, 좀 피곤해 하고 잘 놀지 않는 경우도 백혈병인 경우가 있습니다. 그렇지만 일반적으로는 증상이 크게 두 가지 이유 때문에 생기게 됩니다. 

첫 번째는 혈액을 구성하는 정상세포 (적혈구・백혈구・혈소판)들이 부족하여 생기는 증상이고, 두 번째는 백혈병을 일으키는 림프구가 여러 기관을 침범하여 생기는 증상입니다. 

정상세포가 부족하여 생기는 증상은 우선 적혈구의 부족으로 인해 생기는 빈혈, 무기력, 식욕 부진, 맥박이 빨라지는 증상과 호흡 곤란이 있습니다. 빈혈이 너무 심해지면 심장이 커지고 심장 기능이 약해집니다. 

병균과 싸우는 백혈구가 부족한 경우에는 각종 감염, 폐렴 등이 생기게 되고 열이 잘 떨어지지 않게 됩니다. 염증이 지속되면 혈액을 통해 전신으로 병균이 퍼지는 패혈증이 생겨 위험하게 됩니다. 

또 혈소판이 부족한 경우에는 멍이 들고 코피를 흘리며 잘 멎지 않고 장에서도 출혈을 하는 경우가 있습니다. 소변에 피가 섞여 나오는 경우도 있으며 가장 위험한 경우는 머리의 출혈인 뇌출혈이 생길 때입니다. 

두 번째 증상은 미성숙 림프구인 백혈병 세포들이 비장・간・골수・림프절・뼈・뇌 등을 침범하여 생기는 증상입니다. 즉, 비장과 간이 커지고 목 주위나 겨드랑이 등의 림프절이 붓게 됩니다. 뼈를 침범하는 경우 통증이 심하고 뇌를 침범한 경우에는 두통 및 구토, 시력 장애, 뇌막염 증상과 신경마비, 두개 내 출혈 증상이 동반됩니다. 그 외에 폐의 침윤이 발생하거나 피부에 침범하여 피하결절이나 잇몸 종창이 나타날 수 있습니다.