在白血病無有效治療之前，大多數急性白血病患者均在診斷后4個月內死亡。目前，許多病人已能治愈。約90％以上的急性淋巴細胞白血病患者(多為兒童)給予一個療程的化學治療即能使病情獲得控制(緩解)。許多病人會復發，但50％的兒童病例經治療5年后可仍無白血病復發跡象。3～5歲兒童預后最好；20歲以上者預后較差。初診白細胞計數低于25000/μl的兒童或成人患者預后較好，白細胞計數增高者預后較差。治療的目標是通過摧毀白血病細胞以獲得完全緩解。此時，正常細胞能在骨髓中重新生長。接受化療者需住院數天或數周，這將視骨髓恢復的快慢而定。在正常骨髓功能恢復之前，病人可能需要輸血以糾正貧血，輸注血小板以治療出血，以及使用抗生素以治療感染。治療常用數種藥物的聯合化學治療，每一劑量的藥物在數天或數周內被反復給予。聯合化療方案用藥有口服強的松，每周一次長春新堿，以及靜脈給予蒽環類抗生素或門冬酰胺酶。其他藥物尚在研究之中。治療顱內白血病常用甲氨蝶呤直接注入腦脊液中，并給予顱腦放療。即使醫生無明確證據表明顱內有腫瘤播散，也常給予局部的某種治療。以摧毀白血病細胞為目的的初次強化化療完成后數周或數月，即應開始再次治療(鞏固化療)以殺滅任何殘存的白血病細胞。治療一般需持續2～3年。有些療程可能短些。白血病細胞在治療后可重新出現(復發)，常出現在骨髓、腦及睪丸。骨髓中白血病復發常較嚴重。化療需重新開始，盡管大多數病人對化療有反應，但再復發的危險性很大。骨髓移植為這類病人提供了最好的治愈機會，但只有當能獲得組織配型完全相合的骨髓供者時，才能進行這種治療。這種供者幾乎都來自病人近親(見第170節)。顱內白血病復發一般用化療藥物作椎管內注射，每周1～2次。睪丸白血病復發的治療可用化學治療加放射治療。