Den 86-åriga miljardären togs in på sjukhus på onsdagen efter att ha drabbats av andningssvårigheter.
Han vårdas på intensiven på San Raffaele-sjukhuset i Milano.
Enligt nyhetsbyrån Reuters källor har Berlusconi diagnisticerats med leukemi, eller blodcancer. Nyhetsbyråns källor bekräftar uppgifter från tidningen Corriere della Sera.
Berlusconi gjorde sin förmögenhet i mediebranschen, framför allt på kommersiell tv, och har varit Italiens premiärminister i fyra repriser.
De senaste åren har han lidit av olika hälsoproblem.
Källa: Reuters