האגף ההמטולוגי הינו אגף עצמאי בבית החולים ומורכב ממספר מחלקות ויחידות. בראש האגף עומדת פר' דינה בן יהודה החל בשנת 2000. האגף מורכב משתי מחלקות: המחלקה להמטולוגיה בראשות ד"ר משה גת והמחלקה להשתלת מח עצם בראשות פרופ' פולינה סטפנסקי וכן יחידת בנק הדם בראשות פרופ' אלכסנדר גורל.
באגף המטולוגי בבית חולים הדסה מאבחנים ומטפלים בחולים הסובלים ממחלות דם שונות – בתחומי ההמטולוגיה הרבים: אנמיות מולדות ונרכשות, בעיות קרישה ודמם, בעיות שפירות של מערכת הדם ובאבחון וטיפול בכל סוגי הממאירות ההמטולוגיות כגון לוקמיה (כרונית ואקוטית, מיאלואידית ולימפואידית), לימפומה מכל סוג ומיאלומה, וכן מצבים נדירים כמו סינדרום המופגוציטי, עמילואידוזיס, מחלות היסטיוציטים ועוד).
בכלל המחלות ההמטולוגיות חלה התקדמות רבה בדרכי הטיפול ובסיכויי ההצלחה הטיפולית לאורך זמן. למרבית המחלות קיימים כיום טיפולים יעילים המביאים לתגובה טובה וממושכת ואף ריפוי במרבית החולים. מידי שנה נוספות תרופות וטכנולוגיות חדשניות המאפשרות זאת. כיום, אנו עושים מאמץ להעניק לכל חולה טיפול ממוקד ואישי, תוך שימוש בשיטות מעבדה חדשניות, על מנת להתאים את הטיפול לחולה.