根據發育階段分類
按照此種分類方式，干細胞可以分為胚胎干細胞和成體干細胞 。
①胚胎干細胞 在各種干細胞的研究與應用中，胚胎干細胞最引人注目。胚胎干細胞是指由胚胎內細胞團或原始生殖細胞經體外抑制培養而篩選出的細胞。此外，胚胎干細胞還可以利用體細胞核轉移技術來獲得。胚胎干細胞具有發育全能性，在理論上可以誘導分化為機體中所有種類的細胞；胚胎干細胞在體外可以大量擴增、篩選、凍存和復蘇而不會喪失其原有的特性 。
②成體干細胞 成體干細胞是指存在于一種已經分化組織中的未分化細胞，這種細胞能夠自我更新并且能夠特化形成組成該類型組織的細胞。成體干細胞存在于機體的各種組織器官中。發現的成體干細胞主要有：造血干細胞、骨髓間充質干細胞、神經干細胞、肝干細胞、肌肉衛星細胞、皮膚表皮干細胞、腸上皮干細胞、視網膜干細胞、胰腺干細胞等 。
根據不同的分化潛能分類
按照此種分類方式，干細胞可分為全能干細胞、多能干細胞、單能干細胞 。
①全能干細胞：具有自我更新和分化形成任何類型細胞的能力，有形成完整個體的分化潛能，如胚胎干細胞，具有與早期胚胎細胞相似的形態特征和很強的分化能力，可以無限增殖并分化成為全身200多種細胞類型，進一步形成機體的所有組織、器官。
②多能干細胞：顧名思義，多能干細胞具有產生多種類型細胞的能力，但卻失去了發育成完整個體的能力，發育潛能受到一定的限制。例如，造血干細胞可分化出至少12種血細胞，骨髓間充質干細胞可以分化為多種中胚層組織的細胞（如骨、軟骨、肌肉、脂肪等）及其他胚層的細胞（如神經元）。科學家們趨向于將分化潛能更廣的干細胞稱為多潛能干細胞，如骨髓間充質干細胞，而將向某一類型組織的不同細胞分化的干細胞稱為多能干細胞，如造血干細胞、神經細胞等。
③單能干細胞（也稱專能、偏能干細胞）：常被用來描述在成體組織、器官中的一類細胞，意思是此類細胞只能向單一方向分化，產生一種類型的細胞。在許多已分化組織中的成體干細胞是典型的單能干細胞，在正常的情況下只能產生一種類型的細胞。如上皮組織基底層的干細胞、肌肉中的成肌細胞又叫衛星細胞。這種組織是處于一種穩定的自我更新的狀態。然而，如果這種組織受到傷害并且需要多種類型的細胞來修復時，則需要激活多潛能干細胞來修復受傷的組織 。