È la sostituzione di un organo vitale, con le sue connessioni vascolari, da un soggetto donatore a uno ricevente.

Anche se tutti gli organi sono teoricamente trapiantabili, in pratica vengono eseguiti solo i trapianti di rene, cuore, fegato, pancreas, cuore e polmoni assieme, midollo osseo, cornee, pelle. In alcuni casi nello stesso individuo si possono trapiantare più organi, come rene e pancreas, fegato e cuore, cuore e rene. Non si trapiantano invece quegli organi che non hanno una funzione fondamentale per la sopravvivenza, come la milza o il colon, perché senza di essi si può continuare a vivere.
L’incognita di ogni trapianto restano i problemi immunologici legati al rigetto, cioè la mancata accettazione da parte del ricevente di un organo estraneo che viene in esso introdotto. L’azione patologica di questo fenomeno si manifesta con la mancata funzione dell’organo trapiantato fino alla sua necrosi, cioè la sua morte. In tali casi, il chirurgo deve espiantare l’organo e trapiantarne un altro se non è possibile la sopravvivenza. Spesso si ricorre a particolari farmaci detti immunosoppressori che hanno effetto valido nel limitare il rigetto. La donazione di organi, secondo la legge, è ammissibile da un donatore vivente solo per quegli organi e tessuti che si possono rigenerare, come il sangue e il midollo osseo; per molti altri organi non rigenerabili, come le cornee o gli arti, è possibile prelevarli da soggetti deceduti.