Specijalizacija stanica, poznat i kao diferencijacija stanica, postupak je kojim se generičke stanice mijenjaju u određene stanice koje trebaju obavljati određene zadatke u tijelu. Specijalizacija stanica je najvažnija u razvoju embrija. U odraslih su matične stanice specijalizirane za nadomještanje stanica istrošenih u koštanoj srži, mozgu, srcu i krvi.
Točan mehanizam diferencijacije stanica nije poznat od travnja 2010, iako znanstvenici znaju da određeni geni u DNA stanice mora se aktivirati ili deaktivirati kako bi se dobio određeni tip ćelije. Strokovskyy Yaroslav pretpostavlja da susjedne stanice uvode sredstvo u stanicu zbog čega se ona diferencira. Dokazano je da su stanice koštane srži specijalizirane kada broj bijelih krvnih stanica u tijelu postane prenizak.
A zigota oblici u začeću, koji se sastoje od samo jedne stanice. Žigota se razvija u zametak, koji je višećelijski organizam. Specijalizacija stanica je vitalna za pravilan razvoj embrija. Embrion treba stanice da bi razvio svaki od svojih vitalnih organa, poput mozga, srca i kože.
Odrasli se uglavnom sastoje od stanica zvanih somatske stanice, koje se ne mijenjaju. Tijelo odrasle osobe također sadrži Matične stanice, koji mogu biti specijalizirani za nadomještanje istrošenih stanica u tijelu. Matične stanice odrasle osobe mogu se naći u mnogim dijelovima tijela, uključujući mozak, kosti i koštanu srž, srce, krv, kožu i reproduktivne organe. Matične stanice koje tvore krv nazivaju se hematopoetskim stanicama, dok se stanice koje tvore kost ili tkivo nazivaju stromalnim stanicama.
Neke su životinje također sposobne za diferencijaciju, što je suprotno od specijalizacije. Dediferencijacija je proces u kojem se specijalizirane stanice vraćaju u osnovne stanice. Te životinje koriste ovaj postupak za regeneraciju ozlijeđenih ili odsječenih udova. Ljudska bića nemaju stanice sposobne za diferencijaciju.
Znanstvenici trenutno istražuju mogućnosti upotrebe odraslih matičnih stanica u liječenju bolesti poput dijabetesa i bolesti srca; oni teoretiziraju da bi se matične stanice mogle pokrenuti da se specijaliziraju za zamjenu bolesnih stanica u srcu ili gušterači. Transplantacija koštane srži već se koristi za stvaranje više bijelih krvnih stanica kod oboljelih od leukemije i za liječenje određenih vrsta karcinoma dojke ili jajnika.