白血病的診斷需結合患者發熱等臨牀表現，以及脾大等體徵進行初步判斷，並結合血常規、骨髓象、細胞化學染色、免疫學檢查、細胞遺傳學和分子生物學檢查，以及血液生化等進行確診。
不同類型的白血病臨牀症狀表現有所差異，急性白血病起病較急，一般表現爲發熱，可有貧血、出血、骨關節疼痛等表現。慢性白血病患者病程較長，起病較慢，患者可有乏力、低熱、消瘦等表現，隨着疾病的進展，可有出血、貧血等表現。
臨牀表現對於疾病的診斷和治療有重要意義，建議患者就診時，告知醫生自身的情況，如發熱規律，是否伴隨畏寒，發熱的最高體溫等。以及，是否存在出血的情況，如是否經常有鼻出血、牙齦出血、出血不止，或女性月經過多等情況。另外，還需告知醫生直系親屬是否存在白血病等。結合患者的病史，有利於幫助醫生更快更準確的診斷疾病，以免延誤患者病情。
白血病患者可出現脾大、肝大或淋巴結腫大的表現。部分患者可有胸骨下壓痛的表現，部分患者由於貧血可表現爲皮膚蒼白，有些患者存在皮膚黏膜出血的情況，可表現爲皮膚表面有瘀斑、瘀點等。
肝脾腫大的情況患者較難自行確定，但有可能伴隨右上腹的不適，如果出現不適需及時就醫診治。如果出現淋巴結腫大或皮膚有異常表現等其他情況，也不可忽視，需及時就醫診治，及早的排除白血病的發生。
一旦經過問診和初步的體格檢查，發現患者存在相關異常，醫生會建議患者完善實驗室檢查，對疾病進行確診。首先進行血常規檢查，如果發現白細胞數量異常、血小板水平異常、白細胞比例等存在異常，或在白細胞分類中見到原始細胞和幼稚細胞，則提示爲白血病。經過血常規檢查進行初步診斷後，需要完善進一步檢查，明確疾病的分型，爲疾病的治療等提供依據。
骨髓象是診斷白血病的主要依據，也是白血病患者必不可少的檢查項目，通過骨髓象檢查還能夠明確白血病的類型。通過採集外周血或骨髓進行細胞化學實驗，通過染色的方式檢測髓過氧化物酶、糖原染色、非特異性酯酶，有助於鑑別不同類型的白血病。免疫學檢查也是目前用於白血病診斷，以及治療療效監測的重要手段。由於白血病常伴有特異的細胞遺傳學和分子生物學改變，因此，進行細胞遺傳學和分子生物學檢查能夠爲白血病的分型提供依據，還可以對預後做出評估。另外，建議完善血液生化檢查，明確尿酸、凝血功能、血清乳酸脫氫酶等是否存在異常。
日常生活中應重視自身出現的異常症狀和體徵，及時就醫檢查，有助於及早發現病情。雖然白血病的診斷較爲複雜，每一項檢查都極其重要，建議在醫生的指導下，完善必要的檢查，以免延誤病情。
