Bei einer Stammzellenspende werden die Stammzellen entweder direkt aus der Blutbahn (periphere Stammzellenspende) oder aus dem Knochenmark (Knochenmarkspende) einer Spenderin oder eines Spenders gewonnen. Auch aus Nabelschnurblut von Neugeborenen können Stammzellen gewonnen werden. Die Nabelschnurblutspende hat in der Praxis einen noch geringen Stellenwert.
Bei der peripheren Stammzellenspende wird der Spenderin oder dem Spender Blut abgenommen. Sie oder er bekommt zuvor ein Medikament (Wachstumsfaktor) verabreicht, das die Bildung von Stammzellen im Knochenmark so steigert, dass sie in die Blutbahn übertreten und sich dort anreichern.
In einem speziellen Verfahren (Apherese) werden die Stammzellen dann dem Blut entnommen. Hierfür werden zwei venöse Zugänge gelegt; aus einem tritt das Blut aus und die Stammzellen werden herausgelöst; über den anderen Zugang fließt das Blut wieder in den Körper zurück.