干細胞根據其分化潛能的大小可分為3種類型：全能干細胞，其具有形成完整個體的分化潛能，如ES細胞，其分化能力強，可無限增殖，并在全身分化為200多種細胞類型，并進一步形成身體的所有組織和器官。
多能干細胞具有分化為多種細胞組織的潛能，但已喪失發育為完整個體的能力，其發育潛能有限，例如骨髓多能性造血干細胞，其可分化為至少12種類型的血細胞，但不能分化為造血系統以外的細胞。
單能性干細胞（也稱專能、偏能干細胞）只能分化為一種或兩種密切相關的細胞，如上皮組織基底層的干細胞和肌肉中的成肌細胞等。
