Komórki będące źródłem materiału genetycznego do klonowania (pierwowzór klona) zostały pobrane z gruczołu mlekowego dorosłej owcy rasy Finn-Dorset. Wyodrębniono z nich jądra komórkowe, które z kolei przeniesiono metodą transferu jądrowego do wcześniej pozbawionych jąder komórek jajowych owcy rasy Scottish Blackface. Udowodniono w ten sposób możliwość sklonowania całego organizmu na podstawie materiału genetycznego (z małymi wyjątkami) pobranego z dowolnej części jego ciała, z komórek w pełni zróżnicowanych somatycznie, które były zdolne odzyskać swoją pluripotencjalność i w rezultacie zapoczątkować rozwój całego organizmu. Tym niemniej pierwszymi sklonowanymi zwierzętami ze zróżnicowanych komórek, przy pionierskim użyciu metody transferu jąder komórkowych, były Megan i Morag – owce sklonowane w 1995 roku z komórek blastocysty, pochodzących jednak z hodowli komórkowej, a nie bezpośrednio od innego, żyjącego zwierzęcia.

Dolly, sklonowaną z komórek gruczołu mlekowego (wymienia), nazwano imieniem piosenkarki country Dolly Parton, co było żartobliwym nawiązaniem do jej dużego biustu.

Narodziny

Dolly była wynikiem długiego programu badawczego prowadzonego w Instytucie Roslin, a sponsorowanego przez brytyjskie Ministerstwo Rolnictwa, Rybołówstwa i Żywności oraz częściowo przez firmę biotechnologiczną PPL Therapeutics. Dolly sklonowano metodą transferu jąder komórkowych (komórek somatycznych), polegającą na mechanicznym przeniesieniu (za pomocą mikropipety) jądra z komórki somatycznej (pochodzącej od dawcy materiału genetycznego, "matrycy" klona) do pozbawionego własnego jądra oocytu tego samego gatunku. Powstała komórka chimeryczna była następnie stymulowana do podziałów krótkim impulsem elektrycznym, co doprowadziło do powstania blastocysty (jak w rozwijającej się zygocie). Rozwój blastocysty był monitorowany i po sześciu dniach, gdy uzyskano pewność jej normalnego rozwoju, została ona wszczepiona do macicy matki zastępczej. W eksperymencie, z 277 przeprowadzonych fuzji powstało 29 zarodków, które wszczepiono matkom zastępczym (często po 2–3 na jedną). W przypadku zarodka, który miał stać się Dolly, po 45 dniach stwierdzono prawidłowe zawiązanie się ciąży i rozwój płodu, i przez następne 100 dni ciąży ultrasonograficznie monitorowano jej przebieg. Ciąża przebiegała, w odróżnieniu od znanych przypadków klonowanych zwierząt, bez powikłań i w jej rezultacie na świat przyszła całkowicie zdrowa owca – Dolly.

Powstały w następstwie organizm był genetyczną kopią organizmu-dawcy komórek somatycznych. Jednak identyczność genetyczna dotyczy w takim wypadku tylko DNA jądrowego. Mitochondria, semi-autonomiczne organella komórkowe z własnym materiałem genetycznym (mtDNA), pochodzą od dawcy komórki jajowej.

W eksperymencie komórki jajowe pochodziły od owiec rasy Scottish Blackface, o charakterystycznych, czarnych pyskach. Matka zastępcza również była rasy Scottish Blackface. Klonowany materiał genetyczny (jądro komórkowe) pobrano od owcy rasy Finn-Dorset o białym umaszczeniu. Ponieważ u owiec czarne pyski są dziedziczone dominująco, wystąpienie takiej cechy u jagnięcia natychmiast wykazałoby niepowodzenie eksperymentu i oznaczałoby, że część cech została przejęta od dawcy komórki jajowej, a nie owcy-matrycy klona.

Rok przed narodzinami Dolly ten sam zespół zdołał sklonować owcę z komórek zarodka, jednak nie zostało to uznane za przełomowe osiągnięcie, gdyż klonowanie kręgowców z komórek zarodka było znane od 1958 roku, kiedy sklonowano w ten sposób żabę z gatunku Xenopus laevis.

Dolly była więc pierwszym zwierzęciem (ssakiem) sklonowanym z komórek osobnika dorosłego, jakkolwiek zastosowana metoda klonowania miała małą wydajność – Dolly (eksperyment oznaczony 6LL3) była jedyną udaną próbą na 277 przeprowadzonych.