Después de unas pocas semanas de realizada la primera donación el donante habrá recuperado completamente la función medular y, si la analítica es correcta, estará en condiciones de efectuar una segunda donación de médula ósea.
Sin embargo, la actual legislación establece con claridad las condiciones en que ésta se puede efectuar:
Donación a un nuevo paciente: deberá haber transcurrido un mínimo de un año desde la primera donación, siempre y cuando el donante haya expresado su deseo de continuar figurando en el registro de donantes de médula ósea (REDMO).

Donación al mismo paciente:
- Rechazo del trasplante. Puede producirse a las pocas semanas de haber recibido las células madre del donante. En tal caso se puede requerir a éste para que realice una segunda donación de médula ósea; esta vez de células madre de sangre periférica.
- Recaída del receptor en la enfermedad (leucemia). En la actualidad se sabe que en el caso de reaparecer la leucemia en un paciente que ha recibido un trasplante de médula ósea, la recaída se puede controlar mediante la administración de linfocitos procedentes del donante, unas células que están presentes en la sangre y pueden matar las células afectadas por la leucemia. Si se precisan pocos linfocitos, bastará con extraer al donante un máximo de medio litro de sangre. Si se requiere una mayor cantidad del donante deberá someterse a una citoaféresis (filtrado de la sangre mediante el uso de una máquina especial), si bien no será necesario administrarle factores de crecimiento hematopoyético.
Un aspecto importante a tener en cuenta es que si la primera donación se ha realizado con células madre procedentes de sangre periférica, se retira automáticamente al donante del REDMO, salvo si el receptor necesita un segundo trasplante. En este caso la donación deberá hacer a partir de la médula ósea.