Tế bào gốc là những tế bào không chuyên biệt có khả năng biệt hóa thành các tế bào khác và tự tái tạo. Khả năng biệt hóa có nghĩa là tiềm năng phát triển thành các loại tế bào khác.
Tế bào gốc toàn năng, còn được gọi là trứng đã thụ tinh, có thể phát triển thành tất cả các loại tế bào, chẳng hạn như màng phôi. Tế bào gốc đa năng có khả năng phát triển thành tế bào từ cả ba lớp mầm, dùng để chỉ các tế bào từ khối tế bào bên trong. Tự tái tạo có nghĩa là tế bào gốc có thể phân chia và sản xuất thêm tế bào gốc. Sự phân chia tế bào là đối xứng trong quá trình phát triển ban đầu, nghĩa là mọi tế bào đều phân chia để tạo ra các tế bào con có cùng tiềm năng. Tế bào sau đó phân chia không đối xứng, với một tế bào con là tế bào gốc và tế bào còn lại trở thành tế bào biệt hóa hơn.
Người ta giải thích rằng tế bào gốc có thể phân chia trong thời gian dài, không giống như hầu hết các tế bào, chẳng hạn như tế bào da, không thể tự tái tạo sau một thời gian cụ thể. Tế bào gốc tự duy trì bằng cách tự tái tạo. Hơn nữa, không giống như các tế bào chuyên biệt có khả năng đặc biệt cho phép chúng thực hiện một số nhiệm vụ nhất định, chúng không có cấu trúc mô cụ thể để thực hiện các chức năng chuyên biệt. Tuy nhiên, chúng có thể tạo ra các tế bào chuyên biệt thông qua quá trình biệt hóa và hình thành các loại tế bào đặc biệt.
