Akutt leukemi er en sykdom utgående fra benmargen. Prinsipielt kan leukemiske blaster finnes overalt i kroppen. De vanligste stedene hvor man kan påvise spredning utenfor benmargen er spinalvæsken (CNS-leukemi), lever, milt, lymfeglandler, testikler.
Når lymfeglandler i mediastinum affiseres (forekommer spesielt ved T-celle leukemi) kan det oppstå mediastinaltumor med potensielt meget farlig kompresjon av luftveiene.
Ved akutt myelogen leukemi kan det i sjeldne tilfeller finnes extramedullære svulster (myelosarkom) med eller uten påviselig benmargsaffeksjon. Disse pasienter behandles likevel som en akutt myelogen leukemi.