Kemik iliği nakli, ölümcül hastalığı olan ve diğer tedavi seçeneklerinin yetersiz kaldığı hastalara, doku grubu tam uyumlu olan akraba ya da akraba dışı vericileri var ise, vericiden alınan kemik iliğinin, alıcıya (hastaya) verilmesi ile tanımlanabilen uzun ve karmaşık bir tedavi yöntemidir.

Bu süreç öncelikle hasta için diğer tedavi yollarının tükendiği ve kök hücre naklinin mutlak gerekliliği noktasında başlar. En sık kök hücre nakli uygulanan hasta grupları talasemi major (Akdeniz anemisi), lösemiler (Kan kanserleri), aplastik anemiler (Kemik iliğinde kan üretiminin durduğu durumlar), immün yetmezlikler (Bağışıklık sisteminin doğuştan çalışmadığı hastalıklar), lenfomalar (Lenf bezi kanserleri), solid tümörler (Nöroblastom) ve doğuştan metabolik hastalıklardır.

Bazı nadir farklı hastalıklarda da kök hücre nakli uygulanmaları vardır. Vericinin aranması ve alıcı-vericinin nakile hazırlanması, alıcının HEPA filtreli klimatizasyon sistemleri ile steril ortamın sağlandığı nakil ünitesine alınması, yoğun kemoterapi verilmesi ve verilen kök hücrenin alıcıda sağlıklı olarak üremesi ile 1-2 aylık ilk basamak tamamlanır.