Лурье обращает внимание на большое разнообразие анатомических изменений в нервной системе при лейкозах; наблюдаются кровоизлияния в центральную нервную систему и ее оболочки, инфильтрация периферических нервов, корешков, оболочек, головного и спинного мозга лейкемическими элементами, разрастание лейком в эпидуральной клетчатке е последующим сдавлением спинного мозга, размягчения вследствие нарушения кровообращения давящими лейкомными массами. Кассирский указывает, что по сравнению с хроническими при острых лейкозах значительно чаще и по диапазону обширнее бывают кровоизлияния и лейкемическая инфильтрация в нервной системе; поэтому довольно часты мозговые, субарахноидальные или спинальные кровоизлияния, энцефалит, менингоэнцефалит, поперечный миэлит.

Краевский и Неменова, разбирая 11 случаев острых лейкозов, в 5 при патологоанатомическом вскрытии обнаружили обширные кровоизлияния в вещество мозга.