干细胞分为多种类型，包括胚胎干细胞和成体干细胞等。胚胎干细胞是从受精卵发育成囊胚时内层细胞团（ICM）中分离出来的。胚胎干细胞具有全能性，能自我更新并分化为体内所有组织和器官。早在上世纪七十年代，科学家已成功从小鼠中分离出胚胎干细胞，并在体外进行培养。人类胚胎干细胞的体外培养则直到最近才获得成功。
成体干细胞存在于成年动物的许多组织和器官中，如表皮和造血系统等。在特定条件下，成体干细胞可以产生新的干细胞或分化为新的功能细胞，从而保持组织和器官的生长和衰退的动态平衡。过去认为成体干细胞主要包括上皮干细胞和造血干细胞。最近研究表明，神经组织中也存在神经干细胞，这说明成体干细胞普遍存在，但如何寻找和分离各种组织特异性干细胞仍然是一个挑战。
造血干细胞是体内各种血细胞的唯一来源，存在于骨髓、外周血和脐带血中。它们是治疗血液系统疾病、先天性遗传疾病和恶性肿瘤的有效手段。近年来，科学家又在肌肉组织中发现了具有造血潜能的干细胞，这为造血干细胞的应用提供了新的可能性。
神经干细胞的研究起步较晚，由于分离神经干细胞所需的胎儿脑组织较难取材，加之胚胎细胞研究的争议，神经干细胞的研究仍处于初级阶段。理论上讲，任何一种中枢神经系统疾病都可归结为神经干细胞功能的紊乱。脑和脊髓由于血脑屏障的存在，使得干细胞移植后不会产生免疫排斥反应。因此，神经干细胞的应用前景广阔。
肌肉干细胞可分化为成肌细胞，后者可互相融合成为多核的肌纤维，形成骨骼肌的基本结构。胚胎干细胞与成体干细胞的区别主要在于全能性的程度不同，以及分化成的子细胞类型不同。
