中枢神経白血病はより重症である。 白血病細胞による中枢神経系への浸潤は、CNS白血病と呼ばれる白血病の髄外浸潤の特殊な形態である。 血液脳関門により、ほとんどの薬剤が脳脊髄液中で有効濃度に達しないため、ほとんどすべてのタイプの白血病が中枢神経白血病を発症する危険性があり、発症すると白血病治療の大きな障害のひとつとなる。 中枢神経系白血病は、頭痛、吐き気、嘔吐、過敏症を呈し、脳実質に浸潤した場合には、痙攣や嗜眠を示すこともある。 白血病患者に中枢神経系の異常症状がみられたら、速やかに主治医に知らせる必要がある。