I ett förfarande som beskrivs som en milstolpe i neonatal vård, gavs en sex dagar gammal flicka njurar och leverceller till två separata mottagare efter att hennes hjärta slutat slå.
Experter hävdar att det finns potential för fler livräddande donationer, men säger att nuvarande brittiska riktlinjer är oöverkomliga.
En officiell genomgång förväntas av Royal College of Paediats and Child Health i år.
I tidskriften Archives of Diseases in Childhood beskriver läkarna fallet med den lilla flicka som föddes under extremt dålig hälsa.
Tester tyder på att hon hade blivit utsvulten av syre före födseln och trots återupplivning hade hon djupa hjärnskador.
Läkare vid Imperial College NHS Trust i London säger i en handling av "extraordinär generositet" hennes föräldrar enades om att hennes organ kunde doneras när hennes hjärta slutade slå.
Hennes njurar gavs till en patient med njursvikt.
Och vid en separat operation transfunderades hennes leverceller till någon med sviktande lever.
Läkarna sa att operationen var otroligt svår och invecklad. Njurarna i detta skede av livet är cirka 5cm långa.
Läkare hoppas att de donerade organen fullständigt kommer att förändra livet för mottagarna.
De har inte lämnat ut någon ytterligare information om de patienter som fick hennes organ. Men de säger att de neonatala organen kan doneras till små barn, barn eller till och med vuxna.
Professor James Neuberger vid NHS Blood and Transplant sade: " Vi är glada över att den första transplantationen av organ från ett nyfött barn i Storbritannien var en framgång och vi lovordar familjens modiga beslut att donera sina barns organ.
"Den sorgliga verkligheten är att alla ska få den livräddande transplantation de är i desperat behov av, fler familjer som står inför den tragiska förlusten av sitt barn kommer att behöva gå med på donation."
Doktor Gaurav Atreja, som var inblandad i transplantationen, sade till BBC: " Detta visade sig vara positivt för familjen.
"De kunde se något positivt av en negativ upplevelse.
"Vi hoppas att neonatala enheter över hela Storbritannien aktivt kommer att börja tänka på denna ädla sak."
Officiella väntelistor tyder på att omkring 15 spädbarn under två års ålder för närvarande behöver organ i hela Storbritannien. Men experter säger att antalet kan vara högre - många inte göra det till listan på grund av bristen på alternativ.
En handfull donationer har gjorts med spädbarn som var nästan ett år gamla.
Men NHS Blood and Transplant säger för unga barn som behöver transplantationer, storleken på donatororganet är ofta avgörande för framgång, vilket innebär organ från äldre donatorer kommer inte alltid att fungera.
Trots att donationer av nyfödda organ utförs i USA, Tyskland och Australien, säger läkare vägledning om diagnosen nyfödda dödsfall i Storbritannien kan hämma livräddande operationer.
Till skillnad från vissa andra länder är det inte tillåtet för läkare i Storbritannien att deklarera hjärndöd hos barn under två månaders ålder.
Royal College of Paediats and Child Health ska granska detta och rapportera tillbaka i mars.
NHS Blood and Transplant säger att det välkomnar alla förtydliganden som kommer att säkerställa organdonation kan äga rum där så är lämpligt, "särskilt när föräldrar till potentiella donatorer är angelägna om att få något gott ut av sin egen personliga tragedi".
Läkare har genomfört de första organtransplantationerna från ett nyfött barn i Storbritannien.