1.外周血 外周血白细胞可以正常、升高或减少，各占1/3的比例。但不论白细胞总数是多少，其中白血病胞占了85%。有10%～15%的AML病例患病时的外周血白细胞数超过100×109/L，即高白细胞症，多见于M4或M5型的患者，常伴肺部、中枢神经系统浸润、肿瘤溶解综合征和白细胞黏滞症，属高危型，预后差。极少数患者外周血白血病细胞大于30%，而骨髓中少于30%，未达到急性白血病诊断标准，称之为外周血型急性白血病，其中部分病例的骨髓白血病细胞数可能在随后的几个月内高，对这些患者尤其老年AML患者，在外周血血小板和粒细胞减少并具有明显危险性时(血小板<20×109/L，粒细胞<1×109/L)，可以暂缓化疗。
2.骨髓象 多数患者极度增生，正常造血细胞被白血病细胞取代;少数患者骨髓增生低下，但原始细胞仍在30%以上。白血病细胞常有形态异常和核、浆发育不平衡。如胞质内发现Auer小体，更有助于排除ALL而确诊为AML。有时可遇骨髓干抽现象，原因是白血病细胞极度积聚，致骨髓过分黏稠，或合并骨髓纤维化所致，此时须做骨髓活检确诊。
根据形态学和细胞化学特点，1976年FAB协作组指定了急性白血病分型诊断标准，并于1985年进行了修订和扩充。
3.细胞化学染色 细胞化学染色可补充形态学的不足，在急性白血病的类型鉴别上起着重要作用。常用的细胞化学染色方法包括髓过氧化物酶染色(MPO)、苏丹黑B染色(SBB)、氯醋酸AS-D萘酚酯酶染色(NAS-DCE)、α-丁酸萘酚酯酶染色(α-NBE)、α-醋酸萘酚酯酶染色(α-NAE)、过碘酸-雪夫染色(糖原染色、PAS)、酸陛磷酸酶染色(ACP)、碱性磷酸酶染色(NAP)、溶菌酶等方法。必要时可做酯酶双染色和Phl(φ)小体等。
4.电镜检查 电镜检查通过观察细胞的超微结构，提高急性白血病形态学分类的正确性。急性粒细胞白血病、急性单核细胞白血病、急性淋巴细胞白血病和巨核细胞白血病的白细胞相互之间的鉴别，可借助电镜细胞化学染色来明确诊断。目前电镜细胞化学染色有MPO染色和血小板过氧化物酶(PPO)等。其优点是灵敏度高，特异性高，能揭示白血病细胞部分早期分化特征。例如MPO反应对非常幼稚的原粒细胞白血病最具诊断价值，AML的原粒细胞对MPO反应强阳性( )，原粒细胞对MPO的反应不仅限于颗粒，亦见于内质网、核膜和高尔基体;急性单核细胞白血病原始细胞反应弱阳性( )，部分细胞阴性;而急性淋巴细胞白血病和巨核系的原始细胞均无反应。PPO阳性反应是巨核细胞和血小板的特有标志，巨核细胞对PPO反应为阳性( )，而急性粒细胞白血病、急性单核细胞白血病和急性淋巴细胞白血病的原始细胞均阴性。
5.细胞免疫表型 常用的髓细胞系抗体为MPO、CD33、CD13、CDllb、CDl5、CD14，其他与髓系相关的抗体是CD34、HLA-DR等，抗血型糖蛋白单抗以及抗血小板糖蛋白Ⅱb/Ⅲa、Ⅰb(CD41a、CD41b、CD61、CD42a、CD42b)分别被认为是鉴别M6和M7型ANLL敏感而特异的单抗，90%以上M3型ANLL以CD33 、HLA-DR为特点，CDl4是单核细胞特异性抗体，然而敏感性不够高，在M4和M5型ANLL中，阳性率约占70%。急性髓细胞系膜标志与FAB分型关系可见表5。以上髓细胞免疫分型同样有助于慢性粒细胞白血病急变类型的鉴别。
6.细胞遗传学检查 通过传统方法检测，有50%±10%的AML病例有异常的染色体核型，而染色体显带分析，荧光原位杂交(FISH)等细胞遗传学技术及聚合酶链反应(PCR)、Northern、Southern及Western印迹等分子生物学技术的发展和应用，使人们对急性白血病细胞遗传学和分子生物学有了更深入的认识。(1)染色体结构异常：
①t(8;21)(q22;q22)和inv(16)(p13;q22)：是初治AML患者中的最常见的细胞遗传学异常。t(8;21)占青年和儿童AML患者发病率的5%～10%，主要与M2型密切相关，同时也可见于M1和M4的病例中。在成人白血病，t(8;21)的存在表明该患者对化疗反应良好，缓解率高，中位生存时间长，但在儿童白血病，t(8;21)的存在表明患者对治疗反应差。伴随inv(16)和t(16;16)的AML病例有其独特的形态学表现：即急性粒单细胞白血病和M4E0，占成人和青年AML的10%～12%，嗜酸细胞>5%。多数伴inv(16)的AML病例，特别在有AML-M4-E0型样的形态学改变的预示着有较好的预后，这一异常的染色体表达还可存在于其他的如M2，M4，M5分型的AML病例中。
②t(9;22)(q34;q11)：在初治AML的发生率占1%，t(9;22)通常单独出现而不伴有复合染色体的改变，但有时伴t(9;22)易位的AML可出现-7及不同的三倍体。
③t(15;17)(q22;q21)：是M3(APL)的特异性染色体改变，见于90%以上的M3病例。1%～2%APL患者有t(11;17)易位，个别患者存在t(5;17)易位。具有典型t(15;17)的患者对全反式维A酸(ATRA)有良好的治疗反应，而其他二型对ATRA无反应。
④11q23重排：累及11q23条带重排形式的多见于AML(M4)、ALL、MDS和继发于曾经接受拓扑异构酶Ⅱ抑制剂而引起的AML。目前发现有大约30种的不同的染色体区带可与11q23发生易位。例如t(11;19)常见于婴儿白血病，经诱导分化治疗后具有髓系和淋巴系双表型特征，说明染色体易位可能发生在多能造血干细胞阶段;在90%以上伴有11q23异常的白血病患者，可以累及不同的基因，一般认为，累及11q23上的MLL(ALL-1，HRX，Ht-2X)基因通常预后较差。