依功能分類：
1 . 全能干細胞（Totipotent），由卵子和精子的融合產生受精卵后，受精卵分裂，而受精卵在形成胚胎過程中八細胞期之前任一細胞皆是全能干細胞。具有發展成獨立個體的能力。也就是說能發展成一個個體的細胞就稱為全能干細胞，存在爭議議題，臨床無法使用。
具有形成完整個體的分化潛能，如胚胎干細胞（ES細胞），受精卵就是最高層次的胚胎干細胞。
2 . 多潛能干細胞（Pluripotent），是全能干細胞的后裔，無法發育成一個個體，但具有可以發育成多種組織的能力的細胞。
具有分化出多種細胞組織的潛能，如神經干細胞。一種或多種組織的起源細胞，它能分化出多種類型細胞，但不可能分化出足以構成完整個體的所有細胞。
3 . 多能干細胞（Multipotent），具有增殖與分化的能力。類似多能干細胞卻不相同，多能干細胞的胚胎干細胞可以無限次復制而且尚未分化；多潛能干細胞的前驅細胞僅可有限次數的復制，而且已是較分化的（specific），較接近形成目標細胞。如造血干細胞、神經干細胞
4 . 單能干細胞（Unipotent），只能產生一種細胞類型；但是，具有自更新屬性，將其與非干細胞區分開。
只能向一種或兩種密切相關的細胞類型分化，如上皮組織基底層的干細胞，肌肉中的成肌細胞。
依發育過程出現先后和分布分類
1 . 胚胎干細胞（embryonic stem cell）：在胚胎發育早期的囊胚中，可發育為不同的細胞，是所有細胞最初期的形態。 ES細胞是一種高度未分化細胞：
它具有發育的全能性，能分化出成體動物的所有組織和器官，包括生殖細胞；
研究和利用ES細胞是當前生物工程領域的核心問題之一；
在未來幾年，ES細胞移植和其它先進生物技術的聯合應用很可能在移植醫學領域引發革命性進步
2 . 成體干細胞（adult stem cell）：亦稱成人干細胞，現時醫學上常用的大致包括骨髓干細胞，臍帶血干細胞及周邊血干細胞。它們存在成體特定的組織中，具有由干原細胞形成先驅細胞，分化成具特定功能細胞的能力。例如：骨髓干細胞、造血干細胞、神經干細胞
干細胞分裂和分化。 A：干細胞; B：祖細胞; C：分化細胞; 1：對稱干細胞分裂; 2：不對稱干細胞分裂; 3：祖細胞分裂; 4：最終分化
在特定條件下，成體干細胞或者產生新的干細胞，或者按一定的程序分化，形成新的功能細胞，從而使組織和器官保持生長和衰退的動態平衡。成年動物的許多組織和器官，比如表皮和造血系統，具有修復和再生的能力。成體干細胞在其中起著關鍵的作用。過去認為干細胞主要包括上皮干細胞和造血干細胞。最近研究表明，以往認為不能再生的神經組織仍然包含神經干細胞，說明干細胞普遍存在，問題是如何尋找和分離各種組織特異性干細胞。干細胞經常位于特定的微環境中。微環境中的間質細胞能夠產生一系列生長因子或配體，與干細胞相互作用，控制干細胞的更新和分化。