La différenciation cellulaire est un concept de biologie du développement décrivant le processus par lequel les cellules se spécialisent en un « type » cellulaire avec une structure et une composition spécifiques permettant d'accomplir une ou plusieurs fonctions particulières. La morphologie d'une cellule peut changer radicalement durant la différenciation, mais le matériel génétique reste le même, à quelques exceptions près. Une cellule capable de se différencier en plusieurs types de cellules est appelée pluripotente. Ces cellules sont appelées cellules souches chez les animaux et cellules méristématiques chez les plantes. Une cellule capable de se différencier en tous les types cellulaires d'un organisme est dite totipotente. Chez les mammifères, seuls le zygote et les jeunes cellules embryonnaires sont totipotentes, tandis que chez les plantes, beaucoup de cellules différenciées peuvent devenir totipotentes. Une cellule capable de se différencier en un nombre plus restreint de types cellulaires est dite "pluripotente" ou "multipotente". Chez la plupart des organismes pluricellulaires, toutes les cellules ne sont pas identiques. Elles présentent des différences importantes au niveau de leur morphologie et de leur fonction. Par exemple, les cellules composant la peau chez l'homme sont différentes des cellules composant les organes internes. Cependant, tous les différents types cellulaires sont dérivés d'une seule cellule-œuf fécondée et ce, grâce à la différenciation. La différenciation est un mécanisme par lequel une cellule non-spécialisée se spécialise en un des nombreux types cellulaires composant le corps comme les myocytes (cellules musculaires), les cellules hépatiques (du foie) ou encore les neurones (cellules du système nerveux). La restriction du potentiel de différenciation d'une cellule, c'est-à-dire vers quels types cellulaires elle peut évoluer, commence très tôt pendant le développement. Chez l'homme, comme chez les autres métazoaires triblastiques, les cellules de l'embryon s'organisent en trois zones, appelées feuillets embryonnaires.