Los mieloblastos residen extravascularmente en la médula ósea. La hematopoyesis tiene lugar en las cavidades extravasculares entre los senos de la médula. La pared de los senos está compuesta por dos tipos diferentes de células, las células endoteliales y las células reticulares adventicias. Las células hemopoyéticas se alinean en cordones o cuñas entre estos senos, con mieloblastos y otros progenitores granulares concentrados en las regiones subcorticales de estos cordones hemopoyéticos.
Los mieloblastos son células más bien pequeñas con un diámetro de entre 14 y 18μm. La mayor parte está ocupada por un gran núcleo ovalado compuesto de cromatina muy fina no agregada y que posee 3 o más nucléolos. El citoplasma tiene un carácter basófilo y está desprovisto de gránulos, lo que supone una gran diferencia con el sucesor del mieloblasto, el promielocito. El nucléolo es el lugar de ensamblaje de las proteínas ribosómicas, que se encuentran en varias partículas dispersas por el citoplasma. Las mitocondrias están presentes pero tienen un tamaño más bien pequeño.
Las principales características que distinguen a un mieloblasto de un linfoblasto en el examen microscópico son la presencia de gránulos citoplasmáticos, el menor grado de condensación de la cromatina nuclear y la mayor prominencia de los nucléolos.