Se le cellule leucemiche invadono il sistema nervoso centrale si possono presentare sintomi neurologici, in particolare mal di testa. Sintomi neurologici non comuni, come l'emicrania, le convulsioni, il coma possono verificarsi a seguito della pressione esercitata sul tronco cerebrale. Tutti i sintomi associati con la leucemia possono essere attribuiti ad altre malattie, di conseguenza essa deve essere sempre diagnosticata attraverso esami medici.