在不典型情况下CML应与类白血病反应鉴别 类白血病反应可继发于休克、严重感染、结核病、晚期肿瘤或妊娠中、后期，白细胞数多低于50×109/L，中性粒细胞碱性磷酸酶染色积分往往升高，不伴有Ph染色体及bcr/abl融合基因异常，原发疾病控制后，白细胞可恢复正常。尚需与原发性骨髓纤维化(MF)鉴别，MF常有明显的脾大、白细胞和血小板可以增高，血片中出现幼粒、幼红细胞，易和CML相混淆。但是MF患者Ph染色体阴性，骨髓活检网状纤维及胶原纤维增生。
Ph阳性ALL需与无慢性期的CML急淋变相鉴别
两者临床表现相似，后者脾大较明显，Ph阳性ALL在完全缓解期染色体核型可恢复正常，复发时再现。CML急淋变者Ph染色体难以消减，还伴有附加染色体异常。从分子水平检测可发现约半数Ph阳性ALL的融合基因及其表达产物与CML相同。断裂点在M-bcr，其bcr/abl产物为p210。另半数Ph阳性ALL的断裂点在M-bcr上游约40kb的M-bcr区，蛋白产物为p190。当做基因检测时需用有别于Ph阳性CML的引物及探针，以此可区别于CML。
CML还需和原属CML的几种相关疾病鉴别
因为它们均有外周血白细胞数升高、出现幼稚粒细胞;骨髓增生明显或极度活跃，以粒细胞系为主;常伴脾大等征象。CML和这些相关疾病鉴别关键点是Ph染色体和bcr/abl融合基因的检测，CML为阳性，而相关疾病为阴性。
下面再简单列出其他的鉴别要点
①慢性中性粒细胞白血病-CNL
骨髓中增生的细胞主要为成熟的中性分叶核细胞、外周血中性粒细胞碱性磷酸酶(ALP)染色积分常升高。目前WHO分类中已将CNL归入骨髓增生性疾病范畴。
②不典型CML-aCML
实质上是一种本质上和典型CML完全不同的疾病，命名也不合适。aCML在病程早期即有贫血、血小板减少，而白细胞增高幅度低，或不增高;外周血嗜碱粒细胞极少或缺如;骨髓常有一系或多系病态造血;脾大不显著;晚期常表现为骨髓衰竭，急性变者<50%。
③慢性粒单核细胞白血病-CMML
原FAB分型中属骨髓增生异常综合征(MDS)的CMML有明显的病态造血及原始细胞增多(RAEB)，同时伴外周血单核细胞>1×109/L，不易和CML混淆。另一类称为增生型CMML则应仔细鉴别，除上述的Ph染色体及bcr/abl融合基因阴性外，外周血单核细胞>1×109/L为主要鉴别点。
④幼年型粒单核细胞白血病-JMML
是一种十分少见的儿童慢性髓细胞白血病，临床上常有发热、贫血，尤其伴皮损，如面部斑丘疹、黄色瘤及牛奶咖啡斑。其外周血单核细胞>1×109/L是和CML的鉴别要点。上述aCML、CMMIL及JMML在WHO分类中归入骨髓增生异常综合征/骨髓增生性疾病(MDS/MPD)范畴。