Transplantācijas operācijas laikā slims vai bojāts orgāns parasti tiek izņemts no pacienta ķermeņa un aizstāts ar veselīgu orgānu. Lai nodrošinātu asins plūsmu uz jauno orgānu, ķirurgiem ar to jāsavieno pacienta asinsvadi. Dažos gadījumos ķirurgi jaunajam orgānam savieno arī citas ķermeņa struktūras. Piemēram, urīnvadi, kas transportē urīnu no nierēm uz urīnpūsli, tiek savienoti arī ar jaunajām nierēm nieru transplantācijas operācijā.
Pirms transplantācijas operācijas sākuma medicīnas komanda parasti veic pasākumus, lai sagatavotu pacientu operācijai. Parasti tas ietver pacientam anestēziju, lai viņš operācijas laikā paliktu bezsamaņā, kā arī tās ķermeņa daļas tīrīšanu un skūšanu, kurā orgāns tiks pārstādīts. Medicīnas komanda arī ievieto intravenozu (IV) cauruli pacienta rokā un izmanto to, lai piegādātu zāles, kas neļauj pacienta asinīm sarecēt operācijas laikā.
Lai veiktu transplantācijas operāciju, ārsti izveido griezumu, caur kuru viņi var iekļūt ķermenī un atvienot orgānu no asinsvadiem un citām struktūrām, ar kurām tas ir savienots. Dažos gadījumos ir nepieciešams mainīt vai pārvietot citas ķermeņa struktūras, lai piekļūtu attiecīgajam orgānam. Piemēram, ķirurgiem ir jāzāģē cauri cilvēka krūšu kauls un jāpārvieto viņa ribas, lai veiktu sirds transplantāciju. Pēc slimā vai nefunkcionējošā orgāna izņemšanas ķirurgi pirms pacienta griezuma aizvēršanas piestiprina tam asinsvadus un citas svarīgas iekšējās struktūras.
Vairumā gadījumu ķirurgiem ir jāveic citas darbības, lai nodrošinātu, ka transplantētais orgāns darbojas, pirms viņi pabeidz operāciju un aizver griezumu. Piemēram, ar sirds transplantācijas operāciju ķirurgi parasti silda pacienta asinis, cenšoties mudināt sirdi sākt spontāni pukstēt. Tomēr tas ne vienmēr darbojas. Ja tas nedarbojas, kā plānots, ārsti parasti izmanto elektriskās strāvas triecienu, lai sāktu transplantēto sirdi.
Atkarībā no attiecīgā transplantācijas veida ķirurgi izmanto dažādas metodes, lai atbalstītu pacienta dzīvi transplantācijas operācijas laikā. Piemēram, ķirurgi parasti ievieto caurulīti pacienta elpas caurulē, lai palīdzētu uzturēt viņa elpošanu operācijas laikā. Ķirurgi var arī ievadīt zondi pacienta degunā, lai iztukšotu kuņģi operācijas laikā un pirmajās atveseļošanās dienās. Katetru bieži ievieto pacienta urīnpūslī caur urīnizvadkanālu, lai atvieglotu urīna aizplūšanu operācijas laikā un pirmajās pēcoperācijas atveseļošanās dienās. Ķirurgi var arī izmantot caurules, lai izvadītu asinis no transplantācijas vietas; tie bieži paliek vietā apmēram nedēļu pēc operācijas.