O uso eficiente da tecnologia para sistemas médicos ajuda a reduzir custos, além de promover o diagnóstico precoce. A leucemia é um distúrbio que afeta a medula óssea, causando a produção descontrolada de leucócitos, prejudicando o transporte de oxigênio e causando problemas de coagulação sanguínea. Um hemograma completo ou análise de imagem morfológica é frequentemente utilizado para diagnosticar manualmente as células de leucemia. Esses métodos podem ser demorados e propensos a erros humanos. Diante disso, neste trabalho propomos uma Rede Neural Convolucional (Convolutional Neural Network - CNN) denominada LeukNet com o intuito de auxiliar no diagnóstico de leucemia a partir de imagens de lâminas de sangue. Esse modelo é baseado na arquitetura VGG-16, possuindo camadas densas menores o qual foi treinado utilizando abordagens envolvendo transferência de aprendizado com ajuste fino. Para definirmos o modelo e pesos da LeukNet, avaliamos diferentes arquiteturas e métodos de ajuste fino utilizando 14 bases de dados. Ao todo, são usadas 2304 imagens de diferentes fontes e com características distintas de cor, textura, contraste e resolução. Apresentamos os resultados do k-fold cross-validation, atingindo 98,55% de acurácia, permitindo a comparação com métodos existentes na literatura. O Leave-One-Dataset-Out cross-validation (LODOCV), também é proposto para avaliar a capacidade de generalização do modelo. As acurácias utilizando o LODOCV nos conjuntos de dados ALL-IDB 1, ALL-IDB 2 e UFG foram 96,56%, 74,66% e 70,07%, respectivamente. Esses resultados superam os encontrados no estado da arte, assim, oferecem novas diretrizes para o diagnóstico de leucemia utilizando sistemas assistidos por computador.