Celulele stem hematopoietice pot trata următoarele tipuri de leucemii: leucemie acuta limfoblastică si leucemie acuta mieloblastică. Cu ajutorul chimioterapiei și/sau radioterapiei utilizate inițial se distrug celulele maligne și se face loc celulelor sănătoase ale donatorului. Dacă un donator compatibil este găsit, transplantul de celule stem de la acesta poate reface depozitele de celule sănătoase din sângele primitorului, crescându-i imunitatea.  

Pentru mulți, transplantul de celule stem hematopoietice de la o persoana înrudită sau neînrudită reprezintă singura lor șansă.

Donatorii sunt căutati, în primul rând, printre frații pacientului. În general, doar în 25 % din cazuri există compatibilitate între aceștia. În celelalte cazuri, pacienții au nevoie de a persoană compatibilă neînrudită care să le doneze celule stem hematopoietice.