约70%的ALL可通过细胞形态学特点得以诊断，但此法尚存在一定的不足，结合细胞化学染色可以提高诊断率。目前最常见的五种酶的化学染色方法有过氧化物酶(POX)、碱性磷酸酶(ACP)、酸性磷酸酶(AP)、氯醋酸AS-D萘酚醋酶(CE)和醋酸萘酚醋酶(NSE)。FAB协作组将POX反应百分率 3%作为AML与ALL的分界线。原始细胞阳性率 3%者诊断为AML，<3%者为ALL。SB是与POX平衡的一种染色，二者应用的意义相同。但在POX阴性的原始细胞有时可见SB阳性反应，因此宜两种染色同时选用。其他几种染色原淋巴细胞均为阴性反应。由于缺乏对淋系细胞特异性的细胞化学染色方法，因此ALL的形态学诊断是在光学显微镜形态学和POX阴性的基础上作出的，可以说几乎是排除性诊断。
