Nella leucemia linfatica cronica la cellula madre che darà origine ai linfociti subisce una trasformazione maligna e produce un clone linfocitario, vale a dire un gran numero di cellule uguali tra loro che non rispondono più agli stimoli fisiologici e diventano immortali. Continuano così a riprodursi e ad accumularsi nel sangue, nel midollo osseo, negli organi linfatici (linfonodi e milza) e, talvolta, anche in altri organi, provocando linfoadenomegalia e splenomegalia. Un aumento fuori controllo di questi linfociti ha come conseguenza una diminuzione dei granulociti, dei monociti, dei globuli rossi e delle piastrine, condizione che porta ad anemia, emorragie ed ematomi. 