Leukemia tidak dapat dideteksi dengan tes darah rutin saja. Jika dicurigai leukemia, tes lebih lanjut seperti sumsum tulang, tes genetik dan kromosom diperlukan untuk membuat diagnosis definitif. Jika terdapat penurunan jumlah sel darah merah dan trombosit dalam tes darah rutin, hal ini menunjukkan kemungkinan adanya penekanan sumsum tulang, dalam beberapa kasus akibat leukemia. Peningkatan mendadak dalam jumlah sel darah putih, jauh di atas kisaran normal 4000-10000/μL, dapat mengindikasikan leukemia, tetapi mungkin juga disebabkan oleh kondisi inflamasi seperti pneumonia atau tonsilitis supuratif akut. Leukemia promyelocytic akut, di sisi lain, memiliki jumlah sel darah putih yang jauh di bawah kisaran normal. Oleh karena itu, sulit untuk menyimpulkan adanya leukemia pada pasien berdasarkan hasil darah rutin saja dan diperlukan penyelidikan lebih lanjut. Kecurigaan leukemia memerlukan biopsi sumsum tulang, yang umumnya tidak terlalu menyakitkan ketika dilakukan di bawah anestesi lokal, dan pada dasarnya mengkonfirmasi ada atau tidaknya leukemia. Oleh karena itu, tes darah rutin hanyalah bagian yang sangat mendasar dari tes darah. Jika ada masalah dengan tes darah rutin, tes ini perlu dikombinasikan dengan tes lain untuk mengkonfirmasi penyakit tertentu dan tidak dapat secara langsung menentukan risiko leukemia.