按分化能力的大小，干细胞可分为三种类型：
一类是全能干细胞，它具有能形成完整个体的分化潜能，如胚胎干细胞。它是从早期胚胎的内细胞团分离出来的一种高度未分化的细胞系，具有与早期胚胎细胞相似的形态特征和很强的分化能力，它可以无限增殖并分化成为全身所有的细胞类型，进一步形成机体的所有组织、器官。
另一类是多能干细胞，具有分化出多种细胞、组织的潜能，但失去了发育成完整个体的能力，发育潜能受到一定的限制，骨髓造血干细胞就是典型的例子，它可分化出全部的血细胞，但不能分化出造血系统以外的其它细胞。
还有一类可称为单能干细胞(专能干细胞)，这类干细胞只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化，如上皮干细胞、肌肉中的成肌细胞，它们只能形成专一的细胞。
生命体就是通过干细胞的分裂、分化来实现细胞的更新及保证持续生长，凡需要不断产生新的分化细胞以及分化细胞本身不能再分裂的细胞或组织都要通过干细胞来维持机体细胞的数量。
干细胞有以下特点：
能无限增殖分裂，本身不是处于分化途径的终端，可连续分裂几代，也可在较长时间内处于静止休眠状态。干细胞通过两种方式生长，一种是对称分裂——形成两个相同的干细胞，另一种是非对称分裂——细胞质中的调节分化蛋白不均匀分配，使得一个子细胞不可逆的走向分化终端，成为分化细胞，另一个则保持亲代的特征，仍作为干细胞保留下来。
按照组织的不同，干细胞可分为几类，包括胚胎干细胞、成体干细胞、造血干细胞和神经干细胞等。
所谓胚胎干细胞是指，当受精卵分裂发育成囊胚时，内层细胞团的细胞即为胚胎干细胞。它具有全能性，属于一种高度未分化细胞，能分化出成体所有组织和器官，包括生殖细胞。研究和利用胚胎干细胞是当前生物工程领域的核心问题之一。
而造血干细胞则是体内各种血细胞的唯一来源，主要存在于骨髓、外周血、脐带血中。造血干细胞的移植是治疗血液系统疾病、先天性遗传疾病以及多发性和转移性恶性肿瘤疾病的最有效方法。
实际上，到目前为止，人们对干细胞的了解仍存在许多盲区。不久前，美国研究人员发现在胰腺中存有干细胞，加拿大研究人员在人、鼠、牛的视网膜中发现了始终处于“休眠状态的干细胞”；有些科学家证实
骨髓干细胞可发育成肝细胞，脑干细胞可发育成血细胞。
