电离辐射作用于机体后，出现细胞学形态变化最早的就是血液系统。骨髓、淋巴结、脾脏等造血器官的辐射敏感性最高，电离辐射主要是破坏或抑制造血细胞的增殖能力，引起全血细胞包括血小板质和量的变化，免疫机能低下，加之小血管壁的放射损伤所以损伤，可致广泛出血感染，常引起致命后果。因此放射损伤的恢复，在很大程度上取决于造血器官的机能状态，取决于造血器官损伤的严重程度。
1、细胞对射线的敏感性：淋巴细胞＞幼红细胞＞幼单核细胞＞幼粒细胞＞巨核细胞＞各系成熟细胞＞网状细胞和脂肪细胞。因此，照射后首先出现白细胞（淋巴细胞更明显）和血小板减少，红细胞因寿命长慢慢减少逐渐发生贫血。
2、慢性小剂量长期照射血液系统变化的特点：
a.初期，各血细胞比例不稳定，白细胞、血小板、网织红细胞数时高时低，白细胞可发生明显的变化。
b.抑制期，白细胞、血小板数量明显下降，但淋巴细胞相对增高。
c代偿期，造血机能暂时性代偿适应性反应，表现白细胞、血小板数量逐渐增多，粒细胞分类核左移，网织红细胞也增多，血细胞波动正常值低限。此期只有在机体反应性较好的情况下才出现。
d终前期（失代偿期），表现持续性血细胞减少，外周血中有幼稚血细胞的核固缩等退行性改变，也可出现巨红细胞、早幼、中幼粒细胞等。若出现持久性巨红细胞增多症、红细胞数进行性减少，血小板消失，以及外周血中长期出现幼稚阶段的造血细胞时，则表示预后不良。