Matična stanica koštane srži je nezrela nediferencirana stanica koja se nalazi unutar koštane srži većine ravnih kostiju. Kaže se da je majka svih krvnih stanica jer može dovesti do crvenih krvnih stanica (RBC), različitih vrsta bijelih krvnih stanica (WBC) i trombocita. Neke studije sugeriraju da je matična stanica koštane srži također sposobna proizvesti druge stanice, poput endotelnih stanica, koje oblažu stijenke krvnih žila, ili da postanu hepatociti ili stanice jetre. Matična stanica koštane srži također je sposobna za samoobnavljanje, što je karakteristika koja nije prisutna u većini zrelih stanica. To je važno za nadopunjavanje tijela novim krvnim stanicama jer zrele stanice umiru nakon zadanog životnog vijeka.
Prije rođenja, jetra je izvor gotovo svih krvnih stanica. Kratko vrijeme prije rođenja djeteta, koštana srž preuzima ovaj zadatak. Kako osoba sazrijeva, izvor matičnih stanica koštane srži ograničen je na ravne kosti, kao što su kosti kuka, kosti lubanje, rebra, kralješci, prsna kost ili grudna kost i lopatice.
Postoje dvije vrste koštane srži: crvena srž i žuta srž. U crvenoj srži nalazi se većina matičnih stanica koštane srži. Žuta srž je neaktivna, uglavnom sadrži masne stanice, ali je sposobna pretvoriti se u aktivnu crvenu srž kada se ukaže potreba, kao što je u nekim slučajevima poremećaja krvi poput anemije.
Neke matične stanice koštane srži također cirkuliraju u perifernoj krvi, ali one su sposobne vratiti se u koštanu srž kako bi se umnožile i diferencirali u specifične tipove stanica kao što su RBC, WBC ili trombociti. To omogućuje izvođenje transplantacije koštane srži infuzijom matičnih stanica darivatelja u krv primatelja, baš kao u postupku transfuzije krvi. Matične stanice mogu se sakupiti od pravog darivatelja aspiracijom koštane srži ili filtriranjem periferne krvi za matične stanice u procesu poznatom kao afereza.
Sve bolesti koje utječu na koštanu srž mogu rezultirati abnormalnostima u proizvodnji krvnih stanica u tijelu. Pacijenti s rakom koji su podvrgnuti postupcima poput kemoterapije i terapije zračenjem često su ugrozili proizvodnju krvnih stanica zbog učinaka tretmana. Transplantacija matičnih stanica koštane srži često je potrebna u tim slučajevima kako bi se obnovila zaliha matičnih stanica koštane srži kako bi se nastavila proizvodnja krvnih stanica prema potrebi tijela.