Le cellule staminali si trovano nell'embrione precoce, nel feto, nella placenta, nel cordone ombelicale ed in molti tessuti dell'organismo adulto. Recentemente, si è riusciti anche ad ottenere cellule staminali attraverso la riprogrammazione di cellule somatiche.

Classicamente, le cellule staminali sono suddivise in due principali gruppi: cellule staminali adulte, o tissutali, e cellule staminali embrionali.

Cellule staminali tissutali (denominate anche cellule staminali adulte)
Queste cellule staminali si trovano, o vengono prodotte, in un tessuto fetale o adulto e possono dare origine alle cellule specializzate solo dello specifico tessuto di origine. In alcuni tessuti le cellule staminali sono deputate al mantenimento del turnover cellulare o alla riparazione del tessuto stesso. Ad esempio, le cellule staminali presenti nella pelle possono generare solo nuove cellule della pelle permettendo in questo modo la sostituzione di quelle vecchie o danneggiate.

Cellule staminali embrionali
Rappresentano una tipologia di cellule staminali derivate da un piccolo gruppo di cellule (denominato "massa cellulare interna") che si trova all'interno dell'embrione ad uno stadio precoce di sviluppo. Le cellule staminali embrionali umane si ottengono da embrioni a 5-6 giorni post-concepimento. A questo stadio l'embrione è denominato "blastocisti" ed ha le dimensioni di un granellino di sabbia. Le cellule staminali embrionali che ottengono si a tale stadio di sviluppo sono definite pluripotenti, ossia in grado di produrre tutti i diversi tipi di cellule presenti nell'organismo, incluse le cellule germinali.

Recentemente, è stata individuata una terza tipologia di cellule staminali con caratteristiche simili a quelle delle cellule staminali embrionali. Gli scienziati hanno generato queste cellule staminali pluripotenti indotte (denominate cellule "iPS") tramite la manipolazione e l'espressione di alcuni geni capaci di indurre la "riprogrammazione" delle cellule somatiche a ritroso, fino ad uno stadio di pluripotenza.