Zabieg trwa kilka godzin (nawet do 10) zależnie od obszaru skóry objętej przeszczepem i jest wykonywany na znieczuleniu miejscowym. Mimo to może być on w pewnym stopniu bolesny, choć zastosowanie nowoczesnych środków znieczulających powoduje, że odczuwanie bólu należy do rzadkości. Należy jednak być przygotowanym na pewien dyskomfort zarówno w czasie samego zabiegu jak i bezpośrednio po nim. Przeszczep włosów przeprowadzany jest w pozycji siedzącej. Dzięki temu zespół przeprowadzający zabieg ma najlepszy dostęp do operowanego obszaru skóry.

Poprzedza go konsultacja z lekarzem, który ocenia wówczas ogólny stan włosów, obszar skóry wymagający zagęszczenia, odpowiednie ułożenie „nowych” włosów dla uzyskania naturalnego wyglądu etc.

W czasie konsultacji pacjent powinien wskazać lekarzowi na których miejscach zależy mu najbardziej. Zazwyczaj obszar skóry jaki ma być objęty przeszczepem oznacza się rysując linie na skórze. Wykonane następnie zdjęcia stanowią wskazówkę dla przeprowadzającego zabieg chirurga. Ponadto konsultacja przed zabiegiem ma istotne znaczenie, gdyż pacjent często pokłada w przeszczepie nadzieje na efekty nie możliwe do uzyskania. Stąd lekarz musi uświadomić pacjentowi jakich rezultatów może on się spodziewać. Trzeba zdawać sobie sprawę, że możliwości drzemiące w przeszczepie włosów są mocno ograniczone. Metoda powoduje jedynie przeniesienie włosów z jednego miejsca w drugie i to relatywnie niewielkiej ich ilości. Często w takim uświadomieniu pacjenta leży klucz do sukcesu zabiegu mierzonego stopniem satysfakcji osoby poddanej przeszczepowi.

Najczęściej stosowany jest autoprzeszczep, czyli włosy są pobierane od samego pacjenta z miejsc nie objętych łysiną, zazwyczaj z tyłu głowy (część potyliczna), gdzie włosy nie są podatne na spowodowane działaniem testosteronu łysienie androgenowe. W ten sposób przeszczepione włosy np. w okolice przerzedzonych włosów z przodu głowy, nie będą więc ponownie podatne na łysienie.

Z miejsca tego pobierane są włosy do przeszczepu. Polega to na wycięciu paska skóry owłosionej (wraz z mieszkami i cebulkami) o szerokości około 5 milimetrów i długości kilku centymetrów. Przy czym dla najbardziej optymalnego pozyskania wycina się fragment skóry w kształcie elipsy. Następnie skórę w miejscu pobrania zszywa się w taki sposób, że miejsce to jest niemal niewidoczne. Po około półtora tygodnia następuje zdjęcie szwów z miejsca pobrania.

Następnie z pozyskanego paska skóry pozyskuje się małe jej części (wielkości niecałego 1 milimetra kwadratowego), tzw. implanty, które zawierają 1 do 3 mieszków włosowych – są to tak zwane mikro grafty (mikrotransplanty). Mała ilość włosów wszczepianych pojedynczym wkłuciem sprawia, że uzyskany po ich wszczepieniu efekt jest bardziej naturalny. Takie minimalne przeszczepy umiejscawiane są z reguły na samym brzegu linii owłosienia. W środku zaś można z powodzeniem zastosować mini grafty, czyli przeszczep o powierzchni nieco większej, zawierający kilka mieszków włosowych (około 4 – 5).

Na skórze natomiast przeznaczonej do wszczepienia włosów wykonuje się nacięcia różnymi narzędziami (są to noże przeznaczone typowo do wykonywania takich nacięć bądź też specjalne wiertarki do wykonywania otworów w skórze) pod odpowiednim kątem nachylenia. Inną metodą wykonywania nacięć na wyłysiałej skórze jest użycie w tym celu lasera. Ta metoda jednak wciąż nie jest powszechnie stosowana.

W miejsca te następnie wszczepia się (wkłuwa) spreparowane części pobranej skóry z mieszkami włosowymi. W czasie zabiegu wykonuje się od 500 do 1000 takich wkłuć, tak więc przeciętnie wszczepia się w granicach 2000 włosów. Wymaga to oczywiście dużej cierpliwości i precyzji od chirurga. Następnie na głowę zakładany jest specjalny czepek ochronny, który może być zdjęty już po upływie jednej doby. Przeszczepiona skóra bardzo szybko zakotwicza się bowiem w otaczającej tkance a po dwóch – trzech tygodniach rozwijają się naczynia krwionośne. Po wypadnięciu włosów z przeszczepionych mieszków wyrastają w nich nowe włosy, które po około pół roku osiągną długość kilku centymetrów.

Sposób przeprowadzania zabiegu sprawia, że w wielu publikacjach jest on porównywany do przesadzania roślin w pracach ogrodniczych.

Obecnie jest wiele prywatnych gabinetów w których poddać się można zabiegowi transplantacji włosów. Wybór takiego miejsca powinien być dobrze przemyślany, gdyż sam zabieg aby przyniósł zadowalające efekty wymaga od przeprowadzającej go osoby sporego doświadczenia. Ważne jest, aby przeszczepione włosy wyglądały naturalnie. Dla uzyskania tego efektu podstawowe znaczenie ma kierunek w jakim będą one wyrastać. To z kolei zależy od wykonującego zabieg specjalisty.