Одними из первых, кто совершил операцию по трансплантации конечностей, принято считать святых Косму и Дамиана — так, согласно легенде, они ампутировали пациенту нижнюю конечность и пересадили ему ногу чернокожего человека. Однако современная история трансплантологии — отрасли хирургии, занимающейся пересадкой органов и тканей,— начинается с 1933 года, когда советский хирург Юрий Вороной впервые в истории попытался пересадить пациенту почку умершего человека. Несмотря на то что операция была неудачной, она дала толчок к дальнейшему изучению возможности пересадки органов. В 1946 году советский ученый Владимир Петрович Демихов трансплантировал сердце собаки, таким образом став пионером в области трансплантации сердечно-легочного центра. В 1954 году произошла первая успешная пересадка человеческого органа: американский хирург Джозеф Мюррей заменил почку пациента почкой его однояйцевого близнеца, за что получил Нобелевскую премию, а в 1967 году южноафриканский хирург Кристиан Барнард провел первую трансплантацию сердца.
Параллельно с трансплантологией настоящих органов развивалась также пересадка искусственно созданных органов — так, в 1937 году уже названный Демихов пересадил первое искусственное сердце собаке. Первое же искусственное сердце, пересаженное человеку, было впервые трансплантировано в 1982 году американским хирургом Дейтоном Кули: пациент Барни Кларк прожил с новым сердцем 112 дней. Трансплантология сердца не могла и не может полностью обеспечить спрос, поскольку количество ожидающих трансплантацию сердца значительно превышает возможности доноров, поэтому разработки по улучшению искусственного сердца ведутся до сих пор. Однако разработки ведутся не только в этой области — например, в 2011 году была проведена первая операция по пересадке искусственно созданной трахеи, для создания которой лондонские ученые нарастили материал из стволовых клеток пациента на искусственную основу. Кроме того, в современной медицине практикуется пересадка костных тканей — так, в 2014 году врачи из Пекинского университета трансплантировали пациентам позвонки, созданные с помощью 3D-принтера.