细胞分化是生物发育的基础，其问题也是细胞生物学、发育生物学与遗传学的重要汇合点。如：“一个受精卵通过分裂和分化是如何发育成为复杂的有机体的。“
精子卵子的结合细胞分化（celldifferentiation）是指在同一来源的细胞上逐渐产生出形态结构、功能特征各不相同的细胞类群的过程，其结果是在空间上细胞产生差异，在时间上同一细胞与其从前的细胞状态有所不同。细胞分化的本质是基因组在时间和空间上的选择性表达，通过不同基因表达的开启或关闭，最终产生标志性蛋白质。一般情况下，细胞分化过程是不可逆的。然而，在某些条件下，分化了的细胞也不稳定，其基因表达模式也可以发生可逆性变化的，并又能回到其未分化状态，这一过程被称为去分化。
细胞实验细胞分化的特点：1、细胞分化的潜能随个体发育进程逐渐“缩窄”，在胚胎发育过程中，细胞逐渐由“全能”到“多能”，最后向“单能”的趋向，是细胞分化的一般规律；
2、细胞分化具有时空性，在个体发育过程中，多细胞生物细胞既有时间上的分化，也有空间上的分化；
3、细胞分化与细胞的分裂状态和速度相适应，分化必须建立在分裂的基础上，即分化必然伴随着分裂，但分裂的细胞不一定就分化。分化程度越高，分裂能力也就越差；
4、细胞分化具有高度的稳定性，正常生理条件下，已经分化为某种特异的、稳定类型的细胞一般不可能逆转到未分化状态或者成为其他类型的分化细胞，当然也不是绝对的；
5、细胞分化具有可塑性，已分化的细胞在特殊条件下重新进入未分化状态或转分化为另一种类型细胞的现象。这就是去分化现象。
近年来，随着哺乳动物克隆技术的建立，人体胚胎干细胞的体外体系建立，及在体外将体细胞诱导成为诱导多功能干细胞的成功，并在此基础上进行的胚胎干细胞定向分化为各种细胞类型的研究和体细胞”去分化“即重编程的研究，使人们对细胞分化机理的了解达到了前所未有的深度，因此产生了干细胞生物学，并且开辟了”再生医学“这一新的生物医学领域。
干细胞生物学具体内容涉及以下几个部分：1、干细胞生物学基础理论、分类及干细胞增殖与分化的调控；
2、干细胞工程原理与技术，包括干细胞的分离纯化、冻存与复苏、体外扩增与定向诱导分化、体外大规模培养与检测；
3、利用干细胞治疗人类各种疾病的研究现状，包括心脏病、糖尿病、骨髓造血机能障碍、帕金森病、皮肤与肢体损伤等涉及人体各系统与器官的疑难杂症，以及其在临床上的应用情况；
4、干细胞研究的前沿与展望，包括干细胞模型与基因功能分析、成体干细胞的可塑性、干细胞与组织工程及基因治疗等。
与此同时，人们也提出了关于肿瘤干细胞的理念并且进行了相应的基础与应用方面的探索。
干细胞分化成骨髓