يحدث سرطان الدم الحاد عندما تتحول خلية جذعية مكونة للدم إلى خلية بدائية غير متمايزة ذات عمر افتراضي غير طبيعي. تُظهر الخلايا الليمفاوية (ALL) أو الخلايا النقوية (AML) قدرة تكاثرية غير طبيعية، مما يؤدي إلى إزاحة نخاع العظم الطبيعي والخلايا المكونة للدم، مما يُسبب فقر الدم وقلة الصفيحات الدموية وقلة المحببات.