Методы трансплантации тканей, о которых уже упоминалось выше, также могут быть отнесены к категории генной терапии, в частности, трансплантация костного мозга. Гены вводимых стволовых клеток могут активизировать дифференцировку многих клеточных линий — лимфоцитов, моноцитов, полинуклеаров, эритробластов. Это позволяет применять данный метод при лечении некоторых первичных иммунодефицитов, гемоглобинопатий, болезни Гоше. Пересадка гепатоцитов открывает другую возможность лечения фенилкетонурии, гиперхолестеринемии, недостаточности альфа-1-антитрипсина. Пересадка клеток островкового аппарата поджелудочной железы предложена для лечения ювенильной формы сахарного диабета.