骨髓象是诊断白血病的重要依据。典型骨髓象显示有核细胞增生明显活跃或极度活跃。但部分骨髓象显示增生活跃或增生低下者。而相应系列的原始细胞或幼稚细胞呈明显增高。其中原始细胞数大于30%，这些细胞大小不一，直径在10～30μm，核呈圆形或椭圆形急性白血病，白血病，占细胞大部分。核染质呈细网状，有1个或多个核仁。白血病细胞与正常原始细胞、幼稚细胞有区别，常有形态异常或核、浆发育不一致，有的白血病细胞分化停滞状态，或者成熟细胞极少，呈裂孔现象，正常造血细胞增生严重的受到了抑制。在急淋骨髓象：其原始淋巴细胞的核常有裂隙或折叠者称为副原淋细胞。
早幼粒细胞白血病骨髓象：早幼粒细胞一般在40%～50%以上，胞浆内含有粗大、致密的紫红色或紫色颗粒，可有呈束样的Auer小体，细胞核往往呈肾形或双叶。在急单骨髓象：以原单或幼单核细胞为主，也有组织细胞。在急粒－单核细胞白血病，在骨髓和外周血中有粒系和单核细两个成分都增生。幼单和单核细细胞均超过20%，同时原粒和早幼粒细胞也超过20%；在急粒或急单白血病中可见少颗粒的、核畸型的中性粒细胞；在红白血病中，常由急性红血病开始，多有全血细胞减少，骨髓中红系占百分率很高，甚至达80%以上。呈异形类巨幼红细胞，核扭曲分叶或有多核。随着原始白细胞增多，最后可变成急性白血病。在急性白血病的骨髓中，幼红细胞大多减少，在急单，浆细胞易见，骨髓含铁血黄素正常偏高，铁粒幼细胞增多。