造血干細胞有兩個重要特征：其一，高度的自我更新或自我復制能力；其二，可分化成所有類型的血細胞。造血干細胞采用不對稱的分裂方式：由一個細胞分裂為兩個細胞。其中一個細胞仍然保持干細胞的一切生物特性，從而保持身體內干細胞數量相對穩定，這就是干細胞自我更新。而另一個則進一步增殖分化為各類血細胞、前體細胞和成熟血細胞，釋放到外周血中，執行各自任務，直至衰老死亡，這一過程是不停地進行著的。
造血干細胞是能自我更新、有較強分化發育和再生能力、可以產生各種類型血細胞的始祖細胞。造血干細胞來源于紅骨髓，可以經血流遷移到外周血液循環中，不會因獻血和捐獻造血干細胞而損壞造血功能。
人體大部分骨頭的中央部分有空腔也叫骨腔，骨腔內所含的物質叫骨髓。骨髓分紅骨髓和黃骨髓，紅骨髓中的造血干細胞具有造血功能，人體血液中的紅細胞、血小板、淋巴細胞、粒細胞等，都是由它經過多次分化發育而成的。 人體骨髓量與體重等因素相關，成年人骨髓量一般為3千克左右。