La diagnosi e la classificazione delle LMA può essere difficile e dovrebbe essere eseguita da un ematopatologo qualificato o da un ematologo. In casi più semplici, la presenza di alcune caratteristiche morfologiche (come corpi di Auer) o specifici risultati nella citometria possono distinguere la leucemia mieloide acuta da altre leucemie; tuttavia, in assenza di tali caratteristiche, la diagnosi può essere più difficile.