广州儿童医院血液科是主要收治白血病及贫血出血等血液病的专科。常年住院病例平均980人次,约半数为白血病化疗病人。每年新诊断白血病60-70例。对急淋白血病有成熟规范的化疗方案，缓解率可达95%。急性非淋巴细胞白血病的化疗缓解率近70%，尤其采用三氧化二砷治疗早幼粒细胞白血病，格列卫治疗慢性粒细胞白血病取得较好疗效。正在开展的干细胞移植技术可为更多难治白血病及地贫、再障等病患带来新生。

此外还收治各种原因引起的贫血、肝脾淋巴结肿大、血三系减少及长期发热病人。一些疑难罕见病例(如尼曼匹克病、组织细胞增多症、噬血细胞增多综合征)及重症传单、再障、严重溶血能得到及时确诊及治疗。在出血性疾病(如ITP、过敏性紫癜、血友病)的诊治方面也有较强实力。2004年4月科室扩展为血液肿瘤科，已开始收治儿童肿瘤手术前后化疗患者。