Akut leukemi bildas genom malign transformation av den hematopoietiska stamcellen i en primitiv, odifferentierad cell med en onormal livslängd. Lymfoblaster (ALL) eller myeloblaster (AML) uppvisar onormal proliferativ kapacitet, förskjuta normal vävnad och medullär hematopoietiska celler, inducering av anemi, trombocytopeni, och granulocytopeni.