血液中白细胞数增高，红细胞和血小板数在早期可增高或正常，后期减少。当慢粒初次就诊时白细胞数往往已在5万～10万/μl或更高。白细胞分类中，粒细胞系百分数高于正常，可见到各期粒细胞，以中幼粒及以下的各期中性粒细胞占大多数，原粒和早幼粒细胞一般不超过10%，早期时可不出现。嗜碱粒细胞增多为慢粒特征之一，分类时可高达10%以上。嗜酸粒细胞和单核细胞也可增多。血片中还可见到幼红细胞，偶见巨核细胞碎片。红细胞数和血红蛋白值早期可能高于正常，以致有时和真性红细胞增多症相似，如同时血小板也增多，尤易混淆。后期可出现贫血。在造血因子不缺乏的情况下，贫血属正常细胞正常色素型。血小板增多见于1/3～1/2初诊病例，可高达100万/μl以上。此类病例可有血栓形成或出血，与特发性血小板增多症及慢性巨核细胞白血病相似而需加以区别。血小板数在后期时减少。
骨髓示造血组织极度增生。骨髓活检切片可见骨髓组织几乎全为血细胞所占，而无脂肪组织。骨髓涂片分类以粒细胞系占绝大多数，粒红之比可增至10～50：1。各期粒细胞相对百分比与外周血相似，但左移更加显著。骨髓中嗜碱粒细胞，嗜酸粒细胞和颗粒型组织细胞(Ferratacell)常增多。有时可见到与葡糖脑苷脂细胞(Gauchercell)和海蓝细胞(sea-blue cell)相似的吞噬细胞，乃吞大量粒细胞膜分解产物而形成。
中性成熟粒细胞(杆状核和分叶核粒细胞)的碱性磷酸酶(NAP)活力可由细胞化学染色法测得。一般疾病当中性粒细胞增多时，NAP积分常明显增高；而慢粒时粒细胞虽然显著增多，NAP积分常很低或缺如。因此NAP检查有鉴别慢粒和其他原因粒细胞增高的价值。
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