约占急性髓系白血病（AML）总数的30%～40%，以t（8；21）、t（15；17）、inv（16）或t（16；16）多见，这三种类型白血病具有独特的形态和免疫表型，只有具备重现性遗传学异常，即使原始细胞比例低于20%也可诊断，而t（9；11）、t（6；9）、t（1；22）和inv（3）或t（3；3）的患者诊断时原始细胞需要超过20%。
根据2016年的世界卫生组织（WHO）《造血与淋巴组织肿瘤分类》，急性髓系白血病伴有重现性遗传学异常分为以下9种类型和2种暂定分类。
AML伴t（8；21）（q22；q22.1）；RUNX1-RUNX1T1：约占AML的5%～12%，年轻患者居多，易合并发生髓系肉瘤。早幼、中幼和成熟中性粒细胞可有不同程度的病态造血，胞质呈均匀的粉红色。细胞遗传学显示t（8；21）（q22；q22）核型异常和/或有AML1/ETO融合基因阳性。
AML伴inv（16）（p13.1；q22）或t（16；16）（p13.1；q22）；CBFβ-MYH11：约占AML的10%～12%，年轻患者居多，可以髓系肉瘤为首发表现或复发时唯一表现。骨髓各阶段嗜酸粒细胞不同数量增多（有时＜5%）；早和中幼嗜酸粒细胞颗粒粗大而不成熟、呈紫红色、且密集，成熟嗜酸粒细胞有分叶减少；原始细胞可见奥氏小体。遗传学显示inv（16）（p13；q22）或t（16；16）（p13；q22）核型异常和/或CBFβ/MYH11融合基因阳性。
APL伴PML-RARα：约占AML的5%～8%，中年成人患者较多，常合并弥散性血管内凝血，典型APL白细胞常不增高或减少，细颗粒型白细胞数常很高。主要特征：原始细胞为异常的早幼粒细胞，核不规则，常为肾形或双叶形，胞浆颗粒染红或紫红色，密集、粗大，致使核、浆分界不清楚，但也有细胞颗粒纤细、较少，类似单核细胞；奥氏小体常见，有时呈束状。遗传学显示t（15；17）（q22；q12）核型异常和∕或PML∕RARα融因。变异型有t（11；17）（q23；q21）（PLZF∕RARα）或t（11；17）（q13；q21）（NuMA∕RARα）和t（5；17）（q23；q21）（NPM∕RARα）等。
AML伴t（9；11）（p21.3；q23.3）；MLLT3-KMT2A：发生于各年龄段，但以儿童多见。占成人AML的2%。易有播散性血管内凝血，可出现髓系肉瘤，及牙龈、皮肤等组织的浸润。主要特征：原始单核细胞体积大，胞浆丰富；核圆，染色质纤细，核仁明显。幼稚单核细胞核迂曲不规则，胞浆弱嗜碱性。遗传学显示位于11q23的MLL与9p22的MLLT3（AF9）易位形成融合基因。
AML伴t（6；9）（p23；q34.1）；DEK-NUP214：可发生于儿童和成人，通常有贫血和血小板减少，常为全血细胞减少。多具有AML成熟型或急性粒-单核细胞白血病的形态特征。大约1/3的患者原始细胞有奥氏小体。遗传学显示6p23的DEK与9q34的NUP214（CAN）形成融合基因DEK-NUP214。
AML伴inv（3）（q21.3；q26.2）或t（3；3）（q21.3；q26.2）；GATA2，MECOM：最常见于成人。多以贫血就诊，血小板数多正常或升高，外周血和骨髓有不典型的巨核细胞。骨髓常见的改变为骨髓非原始细胞成分多系发育异常，伴有不典型巨核细胞最为常见，巨核细胞数量正常或增多，有许多小的（＜30μm）单圆核或双核巨核细胞。遗传学显示inv（3）（q21；q26.2），t（3；3）（q21；q26.2）常有继发性核型异常，以7号染色体单体最常见，其次是5q-和复杂核型。
AML伴t（1；22）（p13.3；q13.3）；RBM15-MKL1：多数患者发生在出生后的头6个月。大多数病例表现为明显的脏器肿大，特别是肝、脾肿大。原巨核细胞胞体常为大到中等大小，核圆形，胞质嗜碱，常无颗粒，可有清晰的泡状突起或伪足形成。骨髓活检有核细胞数量通常正常或增多，常见网状纤维和胶原纤维化，导致骨髓干抽。原始巨核细胞表达CD41和/或CD61。更为成熟的血小板相关抗原CD42较少表达。粒系相关抗原CD13和CD33可以阳性。通常不表达CD34、CD45、HLA-DR、TdT及淋巴细胞标志。CD36呈特征性阳性。t（1；22）（p13；q13）是唯一的核型异常。
AML伴BCR-ABL1（暂定类型）：WHO2016版新增加的分类，发病率低。AML伴BCR-ABL1阳性与CML急变期鉴别较困难，可根据临床表现、骨髓嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞比例以及淋巴细胞BCR-ABL的免疫荧光原位杂交技术（FISH）检测等多方面进行区别。前期数据显示此类疾病较CML急变期更容易存在抗原受体基因（IGH/TCR）、IKZF1基因和/或CDKN2A基因的缺失。此类疾病预后差，能够从酪氨酸激酶抑制剂（TKI）治疗中受益。
AML伴NPM1突变：NPM1突变见于45%～64%的核型。成人AML，女性多见。常表现贫血和血小板减少。患者可有髓外累及，最常见的受累部位是齿龈、淋巴结和皮肤。AML-M5与NPM1突变有很强的相关性。最显著的免疫表型特征是缺乏CD34表达。AML伴NPM1患者通常为正常核型，然而有5%～15%的AML伴NPM1突变有染色体异常，包括＋8和del（9q）。大约有40%的AML伴NPM1也存在FLT3-ITD。若患者携带NPM1突变同时不存在FLT3-ITD突变或ITD突变负荷低，则预后良好，对化疗敏感，5年生存率约60%～70%。
AML伴CEBPA双突变：本病血红蛋白水平较高，血小板计数减少、LDH水平较低及外周血原始细胞数较高。大多数都表现为M1或M2，较少见的病例表现为M4或M5。遗传学显示70%的AML伴CEBPA突变核型正常，22%～33%的患者有FLT3-ITD突变。携带CEBPA双突变的患者预后良好，5年生存率为60%～70%。
AML伴RUNX1突变（暂定类型）：WHO2016版新增加的分类，可见于10%的AML，更常见于老年男性。常见染色体异常包括-7/7q-。RUNX1突变容易合并其他基因突变，包括表观遗传学通路（ASXL1、IDH2、KMT2A和EZH2），剪接体通路（STAG2）、PHF6和BCOR。本病预后差，5年生存率约10%～20%。