Специјализација ћелија, познат и као диференцијација ћелија, је процес којим се генеричке ћелије мењају у одређене ћелије намењене обављању одређених задатака у телу. Специјализација ћелија је најважнија у развоју ембриона. Код одраслих матичне ћелије су специјализоване за замену ћелија које су истрошене у коштаној сржи, мозгу, срцу и крви.
Тачан механизам диференцијације ћелија није познат од априла 2010, иако научници знају да одређени гени у ДНК ћелије мора бити активиран или деактивиран да би се произвео одређени тип ћелије. Строковскии Иарослав претпоставља да суседне ћелије уносе средство у ћелију због чега се она диференцира. Доказано је да су ћелије коштане сржи специјализоване када број белих крвних зрнаца у телу постане пренизак.
А. зигота облици при зачећу, који се састоје од само једне ћелије. Жигота се развија у ембрион, који је вишећелијски организам. Специјализација ћелија је витална за правилан развој ембриона. Ембриону су потребне ћелије да би развио сваки од својих виталних органа, попут мозга, срца и коже.
Одрасли се углавном састоје од ћелија званих соматске ћелије, које се не мењају. Тело одраслог такође садржи матичне ћелије, који могу бити специјализовани за замену ћелија у телу које су истрошене. Матичне ћелије одраслих могу се наћи у многим деловима тела, укључујући мозак, кости и коштану срж, срце, крв, кожу и репродуктивне органе. Матичне ћелије које формирају крв називају се хематопоетским ћелијама, док се ћелије које чине кост или ткиво зову стромалне ћелије.
Неке животиње су такође способне за дедиференцијацију, што је супротно од специјализације. Дедиференцијација је процес у којем се специјализоване ћелије враћају у основне ћелије. Ове животиње користе овај процес за регенерацију повређених или одсечених удова. Људска бића немају ћелије способне за дедиференцијацију.
Научници тренутно истражују могућности употребе одраслих матичних ћелија у лечењу болести као што су дијабетес и болести срца; они теоретишу да би матичне ћелије могле да се покрену да се специјализују за замену оболелих ћелија у срцу или панкреасу. Трансплантација коштане сржи већ се користи за стварање више белих крвних зрнаца код оболелих од леукемије и за лечење одређених врста карцинома дојке или јајника.