長期以來，關于各種血細胞的來源，有不同的意見。爭論的中心是：各類血細胞是否來源于同一種原始細胞？是否僅存在著一種造血干細胞，通過它的增殖，分化出不同種類血細胞？經過近20年來的實驗研究，意見趨向一致。骨髓中確實存在著能分化成各種血細胞的干細胞，即多潛能干細胞。干細胞可喻為祖細胞，由它分化成各種定向細胞系。除前述紅細胞系外，還有粒細胞系、單核-巨噬細胞系、淋巴細胞系和巨核細胞系。各細胞系中的原始細胞可喻為母細胞，這種細胞已失去多向性分化能力，只能在本系統內繼續分化，直至成熟階段。
1.粒細胞系這個系統由原粒細胞開始，其核為大圓形，胞質內含有豐富的核蛋白體。經早幼、中幼和晚幼粒細胞三個發育階段達到成熟，分別成為中性、嗜酸和嗜堿粒細胞。在發育過程中，細胞體積逐漸由大變小，細胞核由大圓形逐漸變為桿狀或分葉狀。發育成熟的三種粒細胞，貯存在骨髓逐步釋放進入血液。從原粒細胞發育成熟為中性粒細胞約需12～14天。
2.單核-巨噬細胞系原單核細胞為圓形，直徑12～22μm，細胞核呈橢圓或圓形，胞質較多無顆粒。經發育后變成單核細胞，進入血液。在血液中存留時間約為數星期，然后轉入組織內變為巨噬細胞。
3.淋巴細胞系研究表明，淋巴細胞和其它血細胞一樣也是來自骨髓。干細胞分化出兩類淋巴定向祖細胞。一類通過血液到胸腺，在那里發育繁殖，成熟后進入血液循環變成T細胞，在血液中活動一段時間后，轉入淋巴組織，執行細胞免疫。另一類淋巴定向祖細胞，從骨髓可能先進入腸道淋巴結或其他淋巴組織（如脾臟），發育成熟后變為B細胞，在血液中執行體液免疫功能。