Изучен не до конца. Более вероятно, что бензол воздействует непосредственно на костный мозг (там концентрация его в 20 раз больше, чем в крови). Длительное воздействие ароматических соединений приводит к нарушению кариокинеза молодых гранулоцитов костного мозга, к появлению уродливых ядер в метафазе и в конечном счете — к торможению клеточного деления и развитию цитопении. Лейкоциты при этом отличаются снижением осмотической стойкости, фагоцитарной активности и более коротким сроком жизни.
При хронической бензольной интоксикации в организме развивается вторичный дефицит насыщения витаминами В12, В2 и С, который способствует дальнейшему нарушению процессов костномозгового кроветворения.