Основним органом кровотворення є кістковий мозок, що міститься у порожнинах великих кісток скелета (кістяка). Він бере участь у творенні усіх форм клітин крові — еритроцитів, лейкоцитів і тромбоцитів. Лімфоцити утворюються також у селезінці та лімфатичних вузлах. Родоначальницями усіх клітин крові є стовбурові клітини, кількість яких незначна. Вони містяться у кровотворних тканинах кісткового мозку, епітеліальних тканинах шкіри, травного тракту тощо. Особливо активно ці клітини виробляються кістковим мозком організму, що розвивається. Маючи здатність бути початком різних видів клітин, аж до нейронів головного мозку, стовбурові клітини відновлюють втрати інших клітин організму в результаті їхньої загибелі (вікової, фізіологічної, від травм, хвороб і з інших причин).
Вони відіграють велику роль у творенні клітин крові — еритроцитів, лейкоцитів і тромбоцитів. Спочатку стовбурові клітини виробляють паросткові клітини, які після низки поділів перетворюються на більш зрілі клітини. Після останнього поділу остаточно дозріла, здатна виконувати свої функції клітина залишає кістковий мозок і потрапляє у кровоносне русло. Кровотворні органи та кров, що у кровоносному руслі, є єдиною системою, яка у здоровому організмі врівноважена: клітини, які безупинно руйнуються й гинуть, залишають організм, а їхнє місце займають нові клітини, що їх виробляє кістковий мозок. Клітини крові мають різний термін життя. Так, еритроцит живе близько 120 днів, лейкоцит — від 15 днів до декількох місяців і років, а тромбоцит — півтора тижня.
Загиблі клітини крові осідають у печінці, де руйнуються. Гемоглобін перетворюється на білірубін, що надає жовчі коричневого забарвлення. Жовч надходить до кишечнику, де білірубін перетворюється на інший пігмент — білівердин, що з каловими масами виводиться з організму. Під час багатьох важких захворювань відбувається порушення функцій кісткового мозку. У цих випадках життя пацієнта може врятувати тільки його пересадка. Оскільки можливості використання донорського кісткового мозку обмежені, у медицині застосовується трансплантація (пересадка) стовбурових клітин.
Найкращим джерелом стовбурових клітин, що не потребує донора, виявилася кров пуповини немовлят (пуповину зазвичай викидають). Узяті з неї стовбурові клітини приживаються в організмі хворої людини, і її кровотворення відновлюється. Стовбурові клітини застосовують і для лікування опіків, травм, таких серйозних хвороб, як інфаркт та інсульт. Ці клітини можна консервувати. У замороженому стані вони зберігаються у банках крові і можуть використовуватися протягом кількох років.