Transplantacija hematopoetskih stanica koristi stanice koštane srži ili periferne krvi nakon davanja visokodozne kemoterapije i/ili radioterapije. Donori mogu biti pacijenti oboljeli od raka (autotransplantati) ili druge genetski srodne ili nesrodne osobe (alotransplantat). (Vidi također Pregled liječenja raka.)

Autotransplantati se koriste za liječenje nekih solidnih tumora kao što su rak testisa, sarkomi, neuroblastomi i limfomi.

Alotransplantati se koriste u liječenju leukemije i nekih limfoma.

Transplantacija hematopoetskih stanica je važna komponenta liječenja limfoma refraktornih na druge oblike liječenja, leukemija i multiplog mijeloma.