1、血象白細胞的改變是本病的特點。白細胞總數可高于100×109/L，亦可低于1×109/L。約30%在5×109/L以 下。未成熟淋巴細胞在分類中的比例可因診斷早晚和分型而不同。多數超過20%，亦有高達90%以上者。少數病人在早期不存在未成熟淋巴細胞，此類白血病分類中以淋巴細胞為主。
貧血一般為正細胞正色素性。但嚴重者，其MCV可能增高，可能由于骨髓紅細胞生成障礙所致。網織紅細胞正常或低下。貧血程度輕重不一，發病急者，貧血程度較輕。血小板大多減少，約25%在正常范圍。
2、骨髓象骨髓檢查是確立診斷和評定療效的重要依據。骨髓增生活躍或極度活躍，少數可表現增生低下。分類以原始和幼稚淋巴細胞為主，多超過50%以上，甚至高達90%以上。有的骨髓幾乎全部被白血病細胞所占據，紅系和巨核細胞不易見到。
3、組織化學染色主要用于研究骨髓細胞的生物化學性質，有助于鑒別不同類型的白血病。ALL的組織化學特征為
① 過氧化酶染色和蘇丹黑染色陰性。
② 糖原染色(±)～(■)。
③ 酸性磷酸酶(-)～(±)，T細胞胞漿呈塊狀或顆粒狀，其它亞型為陰性。
④ 非特異性脂酶陰性，加氟化鈉不抑制。
4、其他檢查出血時間延長可能由于血小板質與量異常所致。白血病細胞浸潤可造成凝血酶原和纖維蛋白原減少，從而導致凝血酶原時間延長和出血。肝功能檢查SGOT輕度或中度升高。由于骨髓白血病細胞大量破壞，致使LDH增高。
胸部X線檢查有5%～15%的患兒可見縱隔腫物，為胸腺浸潤或縱隔淋巴結腫大。長骨片約50%可見廣泛骨質稀疏，骨干骺端近側可見密度減低的橫線或橫帶，即“白血病線”。有時可見骨質缺損及骨膜增生等改變。
4、分子生物學檢查：急性淋巴細胞白血病可能存在一些分子生物學標志，與預后及治療方案有一定相關性。其中，以BCR-ABL最為常見，可見于10-15%的ALL患者，此類患者可嘗試靶向藥物治療。此外，兒童ALL還可見E2A-PBX，BCR-ABL[1-2]等融合基因，為預后不良標志。