投与された幹細胞が成長因子を分泌します。それにより関節内に存在する周囲の細胞や組織の機能を活性化し（パラクライン効果）、炎症や痛みを軽減するというメカニズムです。実際、培養幹細胞の投与前後の痛みを数値化して調査したところ、数値が低下したという報告もあります。また、幹細胞の持つ特性から、幹細胞自体が傷んだ軟骨や骨細胞に置換され直接的な組織の修復効果も期待できると、理論上は考えられています。しかし、このいわゆる“組織が置き換わる”という効果は、今のところ非常に限定的です。