Homotransplantasjon, eller heterotransplantasjon (fra gammelgresk ὁμο- - "liknende" og latin transplantatio - "transplantasjon"), er transplantasjon av vev fra en organisme til en organisme av en annen av samme art for å redde livet til mottaker (for å gjenopprette funksjonene til et skadet organ eller kompensere for tapet av et organ).
Det første vellykkede eksperimentet med å transplantere det samme dyrets eget vev (intrinsisk homotransplantasjon) ble utført av Wilhelm Hanmann og Werner Kölcher 30. mars 1956 under hjertetransplantasjonsoperasjoner. I dette tilfellet ble lemmer brukt fra en hund med et funksjonelt sunt hjerte, som ble transplantert inn i samme hund. Ens eget organ ble ansett som pålitelig, siden donor- og mottakerorganismer tilhørte samme individ. Deretter ble bruken av denne metoden ansett som uønsket, og frem til 70-tallet av det tjuende århundre var den vitenskapelige interessen for homotransplantasjonseksperimenter relativt lav.
I dag forskes det i mange land på homotransplantasjon for indre organtransplantasjoner. Dette bruker først og fremst mottakerens immunsystem, men i noen tilfeller lykkes slike transplantasjoner til tross for dette. Forskere prøver å forbedre kirurgiske teknikker og gjenopprette donorens immunsystem for å øke sannsynligheten for suksess med denne teknikken.