Tijekom operacije transplantacije, bolesni ili oštećeni organ obično se uklanja iz tijela pacijenta i zamjenjuje zdravim organom. Kako bi osigurali dotok krvi u novi organ, kirurzi moraju s njim spojiti krvne žile pacijenta. U nekim slučajevima kirurzi povezuju i druge strukture tijela s novim organom. Na primjer, ureteri, koji transportiraju mokraću od bubrega do mokraćnog mjehura, također su povezani s novim bubrezima u operaciji transplantacije bubrega.
Prije nego započne operacija transplantacije, liječnički tim obično poduzima korake kako bi pripremio pacijenta za operaciju. Obično to uključuje davanje pacijentu anestezije kako bi bio bez svijesti tijekom operacije, kao i čišćenje i brijanje dijela tijela u koji će se organ presaditi. Liječnički tim također ubacuje intravensku (IV) cijev u pacijentovu ruku i koristi je za isporuku lijeka koji sprječava zgrušavanje krvi pacijenta tijekom operacije.
Za izvođenje operacije transplantacije liječnici stvaraju rez kroz koji mogu ući u tijelo i odvojiti organ od krvnih žila i drugih struktura na koje je povezan. U nekim slučajevima potrebno je mijenjati ili pomicati druge strukture tijela kako bi se došlo do dotičnog organa. Na primjer, kirurzi moraju prepiliti nečiju prsnu kost i pomaknuti joj rebra kako bi izvršili transplantaciju srca. Nakon uklanjanja oboljelog ili nefunkcionalnog organa, kirurzi na njega pričvršćuju krvne žile i druge važne unutarnje strukture prije zatvaranja pacijentovog reza.
U većini slučajeva, kirurzi moraju poduzeti druge korake kako bi osigurali da transplantirani organ radi prije nego što završe operaciju i zašiju rez. Na primjer, kod operacije transplantacije srca, kirurzi obično zagrijavaju krv pacijenta u nastojanju da potaknu srce da počne spontano kucati. Međutim, ovo ne funkcionira uvijek. Kada ne funkcionira kako je planirano, liječnici obično koriste električni udar kako bi pokrenuli presađeno srce.
Ovisno o vrsti transplantacije o kojoj je riječ, kirurzi koriste niz tehnika kako bi podržali život pacijenta tijekom operacije transplantacije. Na primjer, kirurzi obično postavljaju cijev u pacijentov dušnik kako bi mu pomogli u održavanju disanja tijekom operacije. Kirurzi također mogu staviti cjevčicu u pacijentov nos kako bi ispraznili želudac tijekom operacije i prvih dana oporavka. Kateter se često postavlja u mokraćni mjehur pacijenta preko uretre kako bi se olakšala drenaža mokraće tijekom operacije i prvih nekoliko dana postoperativnog oporavka. Kirurzi također mogu koristiti cijevi za drenažu krvi s mjesta transplantacije; oni često ostaju na mjestu oko tjedan dana nakon operacije.