ऐतिहासिक रूप से, रक्त आधान कोशिका चिकित्सा का पहला प्रकार था। अस्थि मज्जा प्रत्यारोपण भी एक सुस्थापित प्रोटोकॉल बन गया है। अस्थि मज्जा प्रत्यारोपण कई प्रकार के रक्त विकारों के लिए पसंदीदा उपचार है, जिसमें एनीमिया, ल्यूकेमिया, लिम्फोमा और दुर्लभ इम्युनोडेफिशिएंसी रोग शामिल हैं। सफल अस्थि मज्जा प्रत्यारोपण की कुंजी एक अच्छे "प्रतिरक्षात्मक रूप से मेल खाने वाले" दाता की पहचान है, जो आमतौर पर एक करीबी रिश्तेदार होता है, जैसे कि भाई-बहन। दाता और प्राप्तकर्ता की कोशिकाओं के बीच एक अच्छा मेल खोजने के बाद, रोगी (प्राप्तकर्ता) की अस्थि मज्जा कोशिकाओं को कीमोथेरेपी या विकिरण द्वारा नष्ट कर दिया जाता है ताकि अस्थि मज्जा में नई कोशिकाओं के रहने के लिए जगह मिल सके। मिलान किए गए दाता से अस्थि मज्जा कोशिकाओं को संक्रमित करने के बाद, स्व-नवीकरणीय स्टेम कोशिकाएं अस्थि मज्जा में अपना रास्ता ढूंढती हैं और दोहराना शुरू कर देती हैं। वे ऐसी कोशिकाओं का उत्पादन भी शुरू कर देते हैं जो परिपक्व होकर विभिन्न प्रकार की रक्त कोशिकाओं में बदल जाती हैं। दाता-व्युत्पन्न रक्त कोशिकाओं की सामान्य संख्या आमतौर पर कुछ हफ्तों के भीतर रोगी के परिसंचरण में दिखाई देती है। दुर्भाग्य से, सभी रोगियों के पास अच्छा प्रतिरक्षाविज्ञानी मिलान वाला दाता नहीं होता है। इसके अलावा, अस्थि मज्जा ग्राफ्ट एक तिहाई रोगियों में अस्थि मज्जा को पूरी तरह से फिर से भरने में विफल हो सकता है, और मेजबान अस्थि मज्जा का विनाश घातक हो सकता है, खासकर बहुत बीमार रोगियों में। ये आवश्यकताएं और जोखिम कुछ रोगियों के लिए अस्थि मज्जा प्रत्यारोपण की उपयोगिता को सीमित करते हैं। सेल थेरेपी प्रशासन के लिए सेल प्रकारों के अपने भंडार का विस्तार कर रही है।
सेल थेरेपी उपचार रणनीतियों में विशिष्ट स्टेम सेल आबादी का अलगाव और स्थानांतरण, प्रभावकारी कोशिकाओं का प्रशासन, परिपक्व कोशिकाओं को प्लुरिपोटेंट कोशिकाएं बनाने के लिए शामिल करना और परिपक्व कोशिकाओं की पुन: प्रोग्रामिंग शामिल है। बड़ी संख्या में प्रभावकारी कोशिकाओं के प्रशासन से कैंसर रोगियों, अनसुलझे संक्रमण वाले प्रत्यारोपण रोगियों और आंखों में रासायनिक रूप से नष्ट स्टेम कोशिकाओं वाले रोगियों को लाभ हुआ है। उदाहरण के लिए, कुछ प्रत्यारोपण रोगी एडेनोवायरस और साइटोमेगालोवायरस संक्रमण का समाधान नहीं कर सकते हैं। हाल के चरण I के परीक्षण में बड़ी संख्या में टी कोशिकाएं दी गईं जो इन रोगियों को वायरल-संक्रमित कोशिकाओं को मार सकती हैं। इनमें से कई रोगियों ने अपने संक्रमण का समाधान किया और इन वायरस के खिलाफ प्रतिरक्षा बनाए रखी। दूसरे उदाहरण के रूप में, रासायनिक जोखिम आंख की लिम्बल एपिथेलियल स्टेम कोशिकाओं को नुकसान पहुंचा सकता है या शोष का कारण बन सकता है। उनकी मृत्यु के कारण दर्द, प्रकाश संवेदनशीलता और धुंधली दृष्टि होती है। इस कमी के इलाज के लिए लिम्बल एपिथेलियल स्टेम कोशिकाओं का प्रत्यारोपण नैदानिक अभ्यास में नेत्र रोगों के लिए पहली सेल थेरेपी है।
जीन और सेल थेरेपी की प्रौद्योगिकियों को संयोजित करने वाले उपचारों से कई बीमारियों में सबसे अधिक लाभ होता है। उदाहरण के लिए, कुछ रोगियों में गंभीर संयुक्त इम्यूनोडेफिशिएंसी रोग (एससीआईडी) होता है, लेकिन दुर्भाग्य से, उनके पास अस्थि मज्जा का उपयुक्त दाता नहीं होता है। वैज्ञानिकों ने पहचान की है कि एससीआईडी वाले रोगियों में एडेनोसिन डेमिनमिनस जीन (एडीए-एससीआईडी), या एक्स क्रोमोसोम (एक्स-लिंक्ड एससीआईडी) पर स्थित सामान्य गामा श्रृंखला की कमी होती है। कई दर्जन रोगियों का इलाज संयुक्त जीन और सेल थेरेपी दृष्टिकोण से किया गया है। प्रत्येक व्यक्ति की हेमेटोपोएटिक स्टेम कोशिकाओं का इलाज एक वायरल वेक्टर के साथ किया गया, जिसने संबंधित सामान्य जीन की एक प्रति व्यक्त की। चयन और विस्तार के बाद, इन संशोधित स्टेम कोशिकाओं को रोगियों को वापस कर दिया गया। कई रोगियों में सुधार हुआ और उन्हें कम बहिर्जात एंजाइमों की आवश्यकता पड़ी। हालाँकि, कुछ गंभीर प्रतिकूल घटनाएँ घटित हुईं और उनकी घटनाएं सैद्धांतिक रूप से सुरक्षित वैक्टर और प्रोटोकॉल के विकास को प्रेरित कर रही हैं। कई कैंसर उपचारों में संयुक्त दृष्टिकोण भी अपनाया जाता है।