การปลูกถ่ายหัวใจเป็นการผ่าตัดสำหรับผู้ป่วยหัวใจล้มเหลวระยะสุดท้ายที่มีอาการเหนื่อยหอบ หัวใจขาดเลือด หรือ หัวใจเต้นผิดจังหวะชนิดร้ายแรงซึ่งไม่สามารถให้การรักษาด้วยวิธีอื่นได้ การผ่าตัดจะผ่าหัวใจเดิมของผู้ป่วยออกและใส่หัวใจใหม่ของผู้บริจาคหัวใจ (ในขณะที่ยังมีชีวิตอยู่ ส่วนใหญ่เป็นผู้ป่วยที่มีสมองตาย) โดยเย็บรอยต่อระหว่างเส้นเลือดขั้วหัวใจ ผู้ป่วยส่วนใหญ่มีชีวิติและคุณภาพชีวิตที่ดีหลังจากปลูกถ่ายหัวใจ

โรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์สามารถผ่าตัดปลูกถ่ายหัวใจได้สำเร็จเป็นรายแรกของประเทศไทยและของอาเซียน โดยผู้ป่วยดังกล่าวได้รับการผ่าตัดประมาณ 20 ปีก่อน ปัจจุบันยังมีชีวิตอยู่และมีคุณภาพชีวิตที่ดี ผู้ป่วยที่ได้รับการพิจารณาปลูกถ่ายหัวใจ จำเป็นจะต้องได้รับการประเมินและการตรวจทางห้องปฏิบัติการมากมายอย่างละเอียด โดยมีความมุ่งหวังเพื่อให้ผลการปลูกถ่ายเป็นไปได้ด้วยดีและได้ประโยชน์สูงสุดแก่ผู้ป่วย