Az epigenetika a génexpressziót a DNS szekvenciájának megváltozása nélkül szabályozó mechanizmusokkal foglalkozik. Tárgykörébe tartozik a DNS-metiláció, a hisztonmodifikáció és a kis, nem kódoló RNS-ek csoportja. A DNS-metiláció a génexpresszió repressziójához vezet. A hisztonmodifikáció a módosítás típusától és az érintett oldallánctól függően a transzkripció aktivációját és gátlását egyaránt eredményezheti. E szabályozó mechanizmusok zavarai igazoltan szerepet játszanak a leukémia kialakulásában. A leukémia különböző altípusaiban a DNS-metilációs mintázat, a hisztonkód és a mikro-RNS expressziós szintek jellegzetes eltéréseit figyelték meg, melyek jelentősége lehetséges klinikai alkalmazásukban rejlik. A terápiás eredmények javításához a prognosztikai klasszifikációs rendszer pontosítása szükséges. Az epigenetikai eltérések segítségével egy adott prognosztikai csoporton belül további alcsoportok elkülönítése válhat lehetségessé. A DNS metilációs mintázatában, a hisztonkódban, illetve a mikro-RNS-ek expressziós szintjében bekövetkező változások sok esetben korrelálnak az alkalmazott terápia eredményességével, bizonyos esetekben pedig segítséget nyújthatnak a kemorezisztencia előrejelzésében vagy a kemoterápiát követően a minimális reziduális betegség felismerésében. A kromatin szerkezetét befolyásoló, az epigenetikai módosításokért felelős enzimek potenciális terápiás célpontokként szolgálhatnak. Előzetes eredmények szerint az epigenetikai terápia különböző típusai egymással és a konvencionális kemoterápiával egyaránt sikeresen kombinálhatók lehetnek a jövőben a leukémia terápiájában.