Die chirurgische Technik für die Transplantation wurde im Prinzip schon vor mehr als 30 Jahren entwickelt. Zunächst wird das Operationsfeld mit desinfizierenden Flüssigkeiten gesäubert und anschließend wird der Patient bis auf den Operationsbereich und den Kopfbereich (der das Betätigungsfeld des Anästhesisten ist) steril abgedeckt. Der Hautschnitt erfolgt über dem Brustbein und ist in der Regel (je nach Körpergröße) ca. 20 cm lang.

Die Entfernung des alten Herzens und Implantation des neuen Herzens sollte sehr zügig geschehen, um die Ischämiezeit (Zeit, in der dieses nicht mit sauerstoffhaltigem Blut versorgt wird), möglichst gering zu halten. Trotzdem muss extrem sorgfältig gearbeitet werden, damit alle Nähte blutdicht sind und das neue Herz ohne irgendwelche Behinderungen arbeiten kann.

Nach Ende der Implantation wird die Durchblutung des (neuen) Herzens wieder freigegeben. Durch das Füllen der Koronararterien mit oxygeniertem Blut wird das Herzmuskelgewebe wieder mit Sauerstoff versorgt. Dadurch beginnt das Herz, sich in aller Regel wieder spontan zu kontrahieren. Wenn das neue Herz funktioniert, kann der Patient von der Herz-Lungen-Maschine entwöhnt werden. Anschließend wird schichtweise der Brustkorb wieder verschlossen. Nach Beendigung der Operation wird der Empfänger auf die Intensivstation verbracht.