Se uma pessoa apresenta sintomas que sugiram leucemia, o médico tem que proceder a uma observação cuidadosa, e pedir todos os exames complementares necessários, bem como perguntar acerca da sua história clínica e familiar.  
Os exames e análises para diagnóstico, podem incluir:

- Exame físico
- Análises sanguíneas
- Biopsia
- Citogenética
- Punção lombar
- Radiografia ao tórax