机体丧失功能的器官，可以通过器官移植重建其生理功能。器官移植的实验研究则在本世纪初开始。Carrel等首先发现，狗的自体肾移植可维持良好的功能，而同种异体肾移植则总是在移植后1周左右被排斥。器官移植排斥的机制不清。直到40年代，英国科学家Medawar应用家兔皮肤植实验模型，进行了一系列研究，证实了移植排斥反应本质是受体免疫系统对移植器官的免疫排斥反应。进一步的研究证明，引起小鼠移植排斥的主要抗原存在于第17对染色体上的主要组织相溶性基因复合物（H-2）编码的抗原。这些移植排斥的免疫学基础研究，大大促进了临床器官移植的发展。一般将器官移植分为自体移植（autologous transplantation）同种移植（isogeneic transplantation），和异种移植（heterogous transplantation）。在人的同种移植中，同卵双生子之间，由于遗传背景完全相同,互相之间移植的器官不会受到排斥,临床上进行的器官移植主要是遗传背景不完全相同的同种异基因移植（allogeneic transplantation）。1954年美国医生Murray第一次施行同卵双生姐妹之间的肾移植获得长期生存，此后许多同种异基因肾移植也获得成功。肾移植已是临床治疗晚期肾功能衰竭的主要手段。1956年，美国医生Thomas第一次给一位白血病患者进行骨髓移植获得成功，目前异基因骨髓移植已成为临床许多疾病，包括遗传病、血液系统疾病赃物射病的重要治疗方法，Murray和Thomas的工作标志着器官移植已成为临床疾病治疗的手段，对医学的发展具有重要的意义。为表彰他们的贡献，1990年他们被授予诺贝尔医学奖。
60年代后期起，由于HLA配型技术和免疫抑制药物的应用，使临床器官移植成功率大幅度提高。除肾移植和骨髓移植外，肝、胰、心、肺及心肺联合移植也都相继在临床开展。80年代以后，由于环孢素A及FK-506等高效免疫抑制的临床应用，进一步提高了移植器官的存活率，使临床器官移植进入了一个新的阶段。