Las células madre que se usan en los BMT provienen del centro líquido de los huesos, llamado médula. Por lo general, el procedimiento que se lleva a cabo para obtener la médula ósea es similar para los tres tipos de BMT (autólogo, singénico y alogénico).  El donante recibe anestesia general, que hace dormir a la persona durante todo el procedimiento, o anestesia regional, que solamente adormece la región del cuerpo abajo de la cintura. Se insertan unas agujas en la piel en el área sobre el hueso pélvico (hueso de la cadera) o, en raros casos, en el esternón (el hueso del pecho) hasta llegar a la médula ósea para extraerla del hueso. La obtención de la médula se lleva alrededor de una hora.
La médula ósea que se obtiene se procesa para separar la sangre y los fragmentos de hueso.  La médula ósea recolectada se puede combinar con un preservativo y congelarse para mantener las células madre vivas hasta que se necesiten. Esta técnica se conoce como crioconservación. Las células madre se pueden crioconservar por muchos años.