A doação é feita por meio de um procedimento no centro cirúrgico, sob anestesia geral ou peridural, de aproximadamente 90 minutos, em que são realizadas de 4 a 8 punções com agulhas nos ossos da bacia (cristas ilíacas), para que seja aspirada parte da medula.
Há o método chamado coleta por aférese. Nesse caso, o doador faz uso de uma medicação por cinco dias com o objetivo de aumentar o número de células-tronco circulantes no seu sangue. Após esse período, a pessoa faz a doação por meio de uma máquina de aférese, que colhe o sangue da veia do doador, separa as células-tronco e devolve os elementos do sangue que não são necessários para o paciente. Não há necessidade de internação nem de anestesia, sendo todos os procedimentos feitos pela veia.