La greffe de cellules souches hématopoïétiques est le seul traitement curatif de la drépanocytose. Elle doit être réservée aux patients atteints de formes sévères. L'obstacle majeur à sa réalisation est l'absence de donneur HLA-identique familial. Les patients doivent recevoir un conditionnement myéloablatif et un traitement immunosuppresseur est administré pendant 6 mois pour éviter le rejet du greffon et la maladie du greffon contre l'hôte. La majorité des patients a été greffée avec des cellules souches provenant de la moelle osseuse, mais des transplantations à partir de cellules souches de sang de cordon ont donné des résultats très prometteurs. Actuellement plus de 250 patients ont été greffés dans le monde et plus de 85% d'entres eux sont guéris de leur maladie et ont une qualité de vie satisfaisante.