Stamceller er udifferensierte celler. De kan dele seg mange ganger og lage nye stamceller (selvfornyelse), og de kan differensiere seg til spesialiserte celler. Hvor mange ulike celletyper en stamcelle kan bli til, kalles potensen til cellen.

Pluripotente stamceller kan gi opphav til alle celletypene i kroppen, altså celler fra alle de tre kimlagene. De kan likevel ikke danne morkake og fosterhinner, og derfor kan de ikke alene bli et helt nytt individ. Pluripotente stamceller finnes i den indre cellemassen i blastocysten, og kalles da embryonale stamceller. De kan også lages ved å omprogrammere vanlige kroppsceller til induserte pluripotente stamceller (iPS-celler).

Multipotente stamceller er mer spesialiserte. De kan bare bli til et begrenset antall celletyper, som regel innenfor ett vev eller én cellelinje. Slike stamceller finnes i kroppen hele livet, for eksempel i beinmargen, i huden og i tarmveggen.

Eksempel på bruk i behandling: Ved leukemi (blodkreft) blir det syke beinmargsvevet til pasienten slått ut med cellegift og stråling. Deretter får pasienten multipotente bloddannende (hematopoetiske) stamceller fra en giver med lik vevstype. Stamcellene slår seg ned i beinmargen og danner nye, friske røde blodceller, hvite blodceller og blodplater.

Eksempel på bruk i forskning: iPS-celler fra en pasient kan dyrkes videre til for eksempel nerveceller eller hjertemuskelceller. Forskerne kan da studere sykdommen og teste ut medisiner på celler som har arvestoffet til pasienten.