여러 종류의 신체 조직으로 분화할 수 있는 능력을 가진 세포.
분화란, 초기 단계의 세포가 각 조직으로서의 특성을 갖게 되는 과정을 말하는데, 그 대표적인 예는 동물의 발생 과정에서 볼 수 있다. 즉, 정자와 난자가 결합하여 만들어진 수정란이라는 하나의 세포가 뼈, 심장, 피부 등의 다양한 조직 세포로 만들어지기 위해서는 '분화'가 일어나야 하는 것이다.
줄기세포는 이러한 분화능력은 가지고 있으나, 아직 분화는 일어나지 않은 '미분화'세포 이다. 이러한 미분화 상태에서 적절한 조건을 맞춰주면 줄기세포는 다양한 조직 세포로 분화할 수 있다. 따라서 줄기세포의 이러한 분화능력을 이용하여, 손상된 조직을 재생하는 등의 치료에 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다.