急性白血病患者在治疗达到完全缓解状态后，骨髓以外的其他组织或脏器发现有白血病细胞浸润的证据。
儿童患者髓内、髓外复发约各占50%，而成人患者则95%为髓内复发。
髓外复发常见于中枢神经系统，中枢神经系统白血病可发生在疾病各个时期，但常发生在治疗后缓解期，这是由于化疗药物难以通过血脑屏障，隐藏在中枢神经系统的白血病不能被有效杀灭。以急性淋巴细胞白血病最为常见，儿童尤甚，临床表现上轻者为头痛、头晕，重者有呕吐、颈项强直、甚至抽搐昏迷。
睾丸是仅次于中枢神经系统的髓外白血病复发根源，多见于急性淋巴细胞白血病化疗缓解后的幼儿和青年。睾丸常出现无痛性肿大，多为一侧性，另一侧虽无肿大，但在活检时往往也发现有白血病细胞浸润。
除此之外，白血病还可浸润其他组织器官，如皮肤、浆膜腔、淋巴结、肝、脾、消化道、泌尿生殖系统等均可受累。
髓外复发可单独存在，但单纯髓外复发者多能同时检出骨髓微小残留病（MRD），血液学复发也会随后出现。因此在进行髓外局部治疗的同时，需要全身化疗。对中枢神经系统白血病预防有早期强化全身治疗和腰穿鞘注两种方法；对于睾丸白血病患者，即使仅有单侧睾丸白血病也要进行双侧照射和全身化疗。