白血病的症状多种多样，起病可以急骤也可以缓慢。儿童和青少年患者多表现为急性起病，常见首发症状包括发热、进行性贫血、显著的出血倾向或骨关节疼痛等。对于起病缓慢的患者，老年及部分青年患者居多，病情逐渐进展，此类患者多表现为进行性疲乏无力、面色苍白、劳累后心慌气短、食欲缺乏、体重减轻或不明原因发热等。少数患者可能以抽搐、失明、牙痛、齿龈肿胀、心包积液、双下肢截瘫等为首发症状。
发热和感染是白血病的常见症状之一，发热可发生在疾病的不同阶段并有不同程度的发热和热型。发热的主要原因是感染，最常见的感染部位包括咽峡炎、口腔炎、肛周炎、肺炎、扁桃体炎、齿龈炎、肛周脓肿、耳部发炎、肠炎、痈、肾盂肾炎等。感染严重者可发生败血症、脓毒血症等。感染的病原体以细菌多见，发病初期以革兰阳性球菌为主，虽然病毒感染少见，但常较凶险，如巨细胞病毒、麻疹或水痘病毒感染易并发肺炎，须注意。
出血也是白血病的常见症状，出血部位可遍及全身，以皮肤、牙龈、鼻腔出血最常见，也可有视网膜、耳内出血和颅内、消化道、呼吸道等内脏大出血。女性月经过多也较常见并可能是首发症状。急性髓系白血病（AML）的M3和M5亚型出血更严重，尤其是M3患者易并发弥散性血管内凝血（DIC）和颅内出血而死亡。
早期即可出现贫血，少数病例可在确诊前数月或数年前先出现难治性贫血，以后在发展成白血病。患者往往伴有乏力、面色苍白、心悸、气短、下肢浮肿等症状。贫血可见于各类型的白血病，但更多见于老年AML患者，不少患者常以贫血为首发症状。
白血病细胞浸润体征也是常见症状，包括肝、脾肿大，淋巴结肿大；神经系统病变主要表现为出血和白血病浸润；骨与关节疼痛是白血病的重要症状之一，ALL多见；皮肤病变可表现为特异性和非特异性损害，前者表现为斑丘疹、脓疱、肿块、结节、红皮病、剥脱性皮炎等，多见于成人单核细胞白血病，后者则多表现为皮肤瘀斑、斑点等；口腔病变如齿龈肿胀、出血、白血病浸润多见于AML-M5，严重者整个齿龈可极度增生，肿胀如海绵样、表面破溃易出血；心脏病变表现为心肌白血病浸润，出血及心外膜出血，心包积液等；肾脏病变高达40%以上；胃肠系统表现为恶心呕吐、食欲缺乏、腹胀、腹泻等；肺及胸膜主要浸润肺泡壁和肺间隙，也可浸润支气管、胸膜、血管壁等；其他部位如子宫、卵巢、睾丸、前列腺等皆可被白细胞浸润，女性患者常有阴道出血和月经周期紊乱，男性患者可有性欲减退。
