En la utilización autóloga se usan células madre del propio individuo. Esta opción es preferente en las enfermedades que se pueden tratar con células madre del propio donante, ya que evitan complicaciones de incompatibilidad. En los trasplantes hematopoyéticos con médula ósea y sangre periférica, la utilización autóloga es más común que la alogénica. El uso autólogo se lleva a cabo a través del trasplante de médula ósea y de células madre de la sangre periférica y excepcionalmente a través de la sangre de cordón umbilical.

Hoy en día a probabilidad de que una unidad de sangre de cordón autólogo sea utilizada para trasplante, es muy bajo y su utilización se ha limitado a patologías en pediatría, fundamentalmente en la aplasia medular adquirida, tumores sólidos de alto riesgo (neuroblastoma, sarcoma de Ewing, meduloblastoma y tumores germinales) y algunos linfomas no Hodgkin en segunda remisión. Actualmente no existe una evidencia clara de que estas células puedan ser utilizadas para la medicina regenerativa o para tratar otras enfermedades en el futuro. Hay varios ensayos clínicos iniciales para probar eficacia de células autólogas para algunas indicaciones. Sin embargo, en la actualidad es imposible predecir los resultados de la investigación que pueden afectar el potencial uso futuro de estas células.

En la utilización alogénica se trata al paciente con células madre compatibles de otra persona. El donante puede ser o no, un familiar (emparentado) del paciente. Sin embargo, el éxito del trasplante es superior cuando ambos (donante y paciente) son emparentados. Cabe señalar que la compatibilidad entre hermanos es del 25%.

En el caso de trasplantes con células madre de sangre de cordón umbilical, el número de trasplantes autólogos es todavía inferior al número de trasplantes alogénicos, puesto que estas enfermedades ocurren normalmente en edades más avanzadas, en pacientes que no han tenido la oportunidad de criopreservar las células de su propia sangre de cordón umbilical.