細胞がすべての種類の組織の細胞に分化することができる能力を全能性と呼ぶ。普通の動物細胞は分化するにしたがって、全能性は失われる。一方、植物細胞は分化が進んでも全能性を維持し続ける。
幹細胞
その組織の細胞を作る能力と自己複製能力を持つ未分化な細胞を幹細胞と呼ぶ。成体にある組織の細胞に分化する細胞は組織幹細胞という。例えば造血幹細胞などは、白血球、赤血球、血小板などに分化することができる。幹細胞は他にも肝臓などにも存在する。
造血幹細胞
ES細胞（胚性幹細胞）
ヒトの胚の内部細胞塊を取り出し、培養したものがES細胞である。未分化な胚であるため、どの組織にも分化することができるとされていた。しかし、ヒトの卵を用いることなどから倫理的な問題が指摘されていた。
ES細胞が平滑筋に分化した様子
iPS細胞（人工多能性幹細胞）
すでに分化した体細胞に４つの遺伝子を導入することによって、幹細胞になることが発見された。２００７年に山中伸弥らが作成した。これにより、皮膚の細胞から臓器を作り出すこともでき、再生医療の時代が訪れるとされている。
