Akut lenfoblastik lösemi (ALL) tanısı, hastanın fizik muayenesi, semptomları ve bu bulgulara göre yapılan laboratuvar testleri ile konur. Bu süreci bir algoritma olarak açıklayacak olursak; öncelikle kan sayımı (lökosit, hemoglobin ve trombosit sayılarının değerlendirilmesi) yapılır. Bu değerlerde akut lösemi şüphesi varsa, periferik yayma incelenerek "blast" adı verilen lösemi hücrelerinin varlığı araştırılır. Lösemi hücresi görülsün veya görülmesin, akut lösemi şüphesi devam ediyorsa kemik iliği biyopsisi yapılır. Biyopsi hem patolojik inceleme için kullanılır hem de alınan ilik kanından akut lenfoblastik lösemi (ALL) ile ilişkili genetik/moleküler testler ve lösemi hücrelerinin yüzey antijenlerini gösteren akış sitometrisi testi istenir. Tanı, tüm bu testlerin sonuçları ile netleştirilir.

Kemik iliğinde blast oranının %20'nin üzerinde olması ve akış sitometrik incelemede bu hücrelerin lenfoblast olduğu doğrulanması tanı koydurur. Genetik testler, akut lenfoblastik löseminin genetik alt tipini belirlemede ve hastalığın seyriyle ilgili genetik özellikleri göstererek tedavi planlamasına yardımcı olur. Tanı anında hastaların yarısından fazlasında blast oranı %90'ın üzerindedir.