Diferențierea celulară este procesul prin care o celulă mai puțin specializată devine un tip de celulă mai specializată. Face parte din biologia dezvoltării. Diferite țesuturi au diferite tipuri de organite în interiorul celulelor.
Diferențierea are loc de mai multe ori în timpul dezvoltării unui organismpluricelular. Organismul se transformă de la un singur zigot la un sistem complex de țesuturi și tipuri de celule. Diferențierea este, de asemenea, un proces comun la adulți: celulelestem adulte se divid pentru a produce celule fiice complet diferențiate în timpul reparațiilor tisulare și în timpul reînnoirii normale a celulelor.
Diferențierea schimbă dramatic dimensiunea, forma, activitatea metabolică și capacitatea de reacție la semnale a unei celule. Aceste modificări se datorează în mare parte schimbărilor în expresia genelor. Cu câteva excepții, diferențierea celulară nu implică aproape niciodată o modificare a secvenței ADN în sine. Ea implică însă dezactivarea multor gene care nu sunt necesare într-un anumit țesut. Astfel, celulele din diferite țesuturi pot avea caracteristici fizice foarte diferite, deși au același genom.
Puterea celulară este capacitatea unei celule de a se diferenția în alte tipuri de celule. O celulă care este capabilă să se diferențieze în mai multe tipuri de celule este cunoscută ca pluripotentă. Astfel de celule se numesc celule stem la animale și celule meristematice la plantele superioare. O celulă care este capabilă să se diferențieze în toate tipurile de celule este cunoscută sub numele de totipotentă. La mamifere, numai zigotul și celulele embrionare timpurii sunt totipotente, în timp ce la plante multe celule diferențiate pot deveni totipotente cu ajutorul unor tehnici simple de laborator.
