Trong phôi thai, một tế bào trở thành tế bào não và tế bào khác trở thành tế bào da thông qua quá trình được gọi là biệt hóa tế bào, liên quan đến những thay đổi trong biểu hiện gen. Bộ gen vẫn giống nhau trong mỗi tế bào chuyên biệt, trong khi mỗi ô có cấu trúc và chức năng khác nhau.
Một con người bắt đầu như một trứng đã thụ tinh, được gọi là hợp tử. Tế bào đơn lẻ này phân chia nhiều lần cho đến khi nó chứa hàng trăm ô, được gọi là ô totipotent. Chúng có thể trở thành phôi thai hoặc nhau thai hỗ trợ nó. Một khi phôi trở nên khác biệt với nhau thai, tất cả các tế bào trong cơ thể phôi có thể trở thành tế bào của bất kỳ loại mô nào. Chúng được gọi là tế bào đa năng hay tế bào gốc phôi.
Phôi được xác định là bào thai từ tuần thứ 8 của thai kỳ. Trong giai đoạn phát triển phôi thai, các tế bào đa năng của con người đầu tiên trở thành tế bào gốc đa năng có khả năng trở thành tế bào mô cụ thể: tế bào da hoặc tế bào não. Các mô trong cơ thể con người bao gồm các loại tế bào khác nhau. Mỗi tế bào hoàn thành quá trình biệt hóa và trở thành một loại tế bào cụ thể, chẳng hạn như tế bào lông hoặc tế bào thần kinh.
Mỗi tế bào giữ bộ gen hoàn chỉnh có liên quan đến toàn bộ sinh vật. Tuy nhiên, chỉ một bộ gen cụ thể được kích hoạt trong mỗi gen để cho biết hình dạng và vai trò của nó đối với sinh vật. Cơ chế biểu hiện gen này vẫn chưa được khoa học hiểu đầy đủ.
