白血球は、免疫を担当する血球成分の一つで、外部から体内に侵入した細菌やウイルスなどの異物の排除や、腫瘍細胞・役目を終えた細胞の排除などを主な役割としています。白血球は骨髄にある造血幹細胞から発生した後に成熟し、主として顆粒球（好中球・好酸球・好塩基球）、リンパ球、単球のいずれかに成長します。顆粒球のうち、好中球は血液中に最も多く存在する顆粒球で、単球・マクロファージとともに細菌の侵入に対して最も有効に働きます。好酸球は、寄生虫や気道上皮粘膜などを強く傷害する作用があり、寄生虫感染やアレルギー疾患で増加します。好塩基球はアレルギー反応を起こすヒスタミンを放出する顆粒を持ち、好中球と好酸球を問題の生じた部位に引き寄せる物質を産生します。また血液中を巡回し、炎症が起きた場所に引き寄せられてマスト細胞の役割を補佐します。単球はほかの白血球の働きを助けます。
「血液のがん」とも呼ばれ、白血球ががん化する慢性骨髄性白血病では、95％以上の人に「フィラデルフィア染色体」という特殊な染色体が見つかり、この染色体上にある異常遺伝子が発症の原因となっていることが分かっています。