根據干細胞的來源和基本特征的不同，主要可分為兩種類型：胚胎干細胞和組織干細胞。這兩種干細胞既有著干細胞的共同特征，又有著各自不同的生物學特性。近來的研究認為，除這兩者之外，或許還存在與兩者均有相似性的干細胞群。
（一）胚胎干細胞
胚胎干細胞是指來源于早期胚胎組織，具有高度自我更新和多向分化潛能的未分化細胞。胚胎性干細胞能向3個胚層的幾乎所有類型的細胞分化，因而也是一種全能干細胞。胚胎性干細胞包括3種類型：胚胎干細胞（embryonicstemcells，ES細胞）、胚胎生殖干細胞（embryonic germ cells，EG細胞）及畸胎瘤干細胞（embryonic carcinoma cells，EC細胞）。
來自著床前囊胚的內細胞團（innercellmass，ICM）經體外分離培養后可建立全能的干細胞系——ES細胞系；來自胚胎生殖嵴的原始生殖細胞（primordalgermcells，PGC）經適當分離培養后亦可產生多能干細胞——EG細胞；來自惡性畸胎瘤的胎癌細胞中也被發現含有干細胞。ES細胞和EG細胞擁有正常的核型和染色體數目，其體外培養條件已經基本成熟，可以進行各種誘導和遺傳操作。
胚胎干細胞除具有以上干細胞的基本特征外，尚有其獨特之處。首先，胚胎性干細胞具有很強的自我更新能力，這種更新能力是永久的。由于胚胎性干細胞在體外培養過程中，絕大多數都可保持對稱分裂，產生與父代完全相同的子代干細胞。因此，基于這種更新方式的胚胎性干細胞理論上可以保持無限增生的能力。其次，胚胎性干細胞具有最廣泛的分化潛能，能夠分化為3個胚層來源的所有細胞。在有飼養細胞（feedercell）或添加分化抑制因子時，胚胎性干細胞能夠長期維持干細胞特征。
胚胎干細胞接種于無飼養層的平皿上時能懸浮生長，形成類似于著床前早期胚胎的類胚體。繼續培養，類胚體還會不斷增大，分化出類內胚層結構，并自發分化為神經系、造血系及骨、軟骨、脂肪等中胚層來源細胞的混合體。將胚胎性干細胞接種于裸鼠皮下，則可因細胞的無序分化，產生包括干細胞、間質細胞及毛發、上皮、神經管等多種結構的畸胎瘤瘤塊。
由于胚胎性干細胞具有無限的增殖能力及全面的分化能力，其在細胞及組織工程等現代生物科技的應用中具有極為廣闊的前景。但是，胚胎性干細胞研究也面臨著令人類十分困惑的醫學倫理學難題，并已經引發了激烈的倫理及政治爭議，因而其真正應用尚有一條漫長的道路要走。
（二）成體干細胞
成體的許多組織和器官，如表皮和造血系統，具有修復和再生的能力，未分化的細胞在其中起著關鍵作用。這種存在于已分化組織中的未分化細胞便是成體干細胞。由于存在于各種各樣的組織和器官中，成體干細胞又被稱為組織干細胞。在特定條件下，組織干細胞能產生不對稱分裂，得到一個子代干細胞和一個祖細胞。后者只有有限的自我更新能力，能按一定的程序分化，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。
造血干細胞便是研究歷史最悠久的組織干細胞，早在1968年人們便對其進行了較為深入的研究，目前已被臨床廣泛應用。近來的研究表明，以往認為不能再生的神經組織仍然存在干細胞，說明組織干細胞普遍存在。目前，已經有大量的報道證實，幾乎所有的成熟組織中都存在相應的組織干細胞，例如造血干細胞、骨髓基質干細胞、脂肪干細胞、神經干細胞、表皮干細胞、角膜干細胞、月于臟干細胞、小腸干細胞等。由于組織干細胞不存在倫理學問題，且有著較好的多向分化潛能，因而成為近幾年的研究熱點。在以后的章節里，我們將詳細講解成體干細胞的有關特征。
（三）多能成體干細胞
只有來自早期胚胎的干細胞才具有全能的分化能力，這是目前大多數干細胞研究者所作出的結論。但是，最近有人提出了“萬能”成體干細胞的概念。Verfaillie等在研究成人骨髓內的干細胞時發現了一類特別的細胞，被命名為多能成體祖細胞（multipotent adult progenitor cell，MAPC）。Verfaillie等通過一系列實驗，證實人及鼠的骨髓組織中均存在MAPC細胞。MAPC細胞具有與ES細胞相似的特性，如在體外能擴增達100多個細胞倍增代數（population doublings）；單個MAPC細胞能夠分化為成骨、軟骨、肌肉、脂肪、成纖維細胞以及內皮細胞、神經外胚層細胞、肝細胞等。將MAPC細胞注射到胚泡內，尚能產生所有的體細胞類型。
MPAC細胞具有ES細胞的許多特性，但它們并不相同。例如將MPAC注射人成體，不會形成畸胎瘤。盡管MPAC細胞的根本特性尚未得到充分研究，甚至對其是否存在還有爭議，但其具有胚胎干細胞的部分優點，卻沒有復雜的倫理問題，因而可能是干細胞發展的一個新方向。
