השתלת כליה מתבצעת במצב של אי ספיקת כליות סופנית, המטופלת באמצעות טיפולי דיאליזה (המבצעים את פעולת הכליה). השתלת כליה מוצלחת מעניקה לחולה איכות חיים דומה לזו של אדם בריא: היא משחררת אותו מדיאליזה, מקלה על הגבלות הדיאטה, משפרת את מצב האנמיה, מחלות העצם, התפקוד המיני, ומאריכה את תוחלת חייו של החולה.
תרומת כליה יכולה להתקבל מתורם שנפטר או מתורם חי. סיכויי ההצלחה של השתלת כליה מתורם חי גבוהים מאלה של השתלה מתורם נפטר. לאחר שבמשך שנים הייתה תרומת כליה מתורם חי מותרת בישראל רק מבני משפחה, הורחב מעגל התורמים, על-פי הנחיות משרד הבריאות, לכל אדם אחר ובתנאי שהמניעים לתרומה הם אלטרואיסטיים.
השתלת כליה היא ההשתלה הוותיקה והנפוצה ביותר. בישראל החל עידן ההשתלות ב - 1964, עם השתלתן ההיסטורית של שתי כליות בהבדל של יומיים. הראשונה, מתורם שנפטר במרכז הרפואי רמב"ם והשנייה במרכז הרפואי בילינסון מאם לבנה. כיום מתבצעות בארץ ובעולם עשרות אלפי השתלות בשנה.
הניתוח
הכליה מושתלת באזור הבטן התחתונה ולכן אין צורך להוציא את הכליות הטבעיות ממקומן. הכליה המושתלת מחוברת לכלי דם גדולים העוברים באזור זה ואת השופכן מחברים לשלפוחית השתן. לאחר ההשתלה חייב המושתל לקחת תרופות על מנת למנוע דחייה של הכליה המושתלת. התורם, החי, חוזר לחיים רגילים לאחר התאוששות קצרה ואינו זקוק לתרופות. רוב הכליות המושתלות מתפקדות שנים רבות ורק חלק קטן מהכליות נדחות מיד או אחרי מספר חדשים. יחד עם זאת, מחלות שתקפו את הכליה המקורית עלולות להופיע מחדש גם בכליה המושתלת.
מרבית הכליות המושתלות אינן מתפקדות לאורך כל חייו של המושתל.
לאחר שנים הן עלולות להפסיק לתפקד בהדרגה, תהליך שניקרא דחייה כרונית. במצב זה המושתל חוזר לדיאליזה - או זוכה בהשתלה חדשה לפני זה.