Różnicowanie komórkowe jest procesem, w którym mniej wyspecjalizowana komórka staje się bardziej wyspecjalizowanym typem komórki. Jest to część biologii rozwojowej. Różne tkanki mają różne rodzaje organelli wewnątrz komórek.
Zróżnicowanie występuje wielokrotnie w trakcie rozwoju organizmuwielokomórkowego. Organizm zmienia się od pojedynczej zygoty do złożonego systemu tkanek i typów komórek. Zróżnicowanie jest również częstym procesem u osób dorosłych: dorosłe komórkimacierzyste dzielą się, aby podczas naprawy tkanek i podczas normalnej rotacji komórek stworzyć w pełni zróżnicowane komórki córki.
Zróżnicowanie drastycznie zmienia rozmiar, kształt, aktywność metaboliczną komórki i reakcję na sygnały. Zmiany te są w dużej mierze spowodowane zmianami w ekspresji genów. Z kilkoma wyjątkami, zróżnicowanie komórkowe prawie nigdy nie wiąże się ze zmianą samej sekwencji DNA. Polega ono na wyłączeniu wielu genów, które nie są potrzebne w danej tkance. Tak więc komórki w różnych tkankach mogą mieć bardzo różne cechy fizyczne, pomimo posiadania tego samego genomu.
Potencjał komórkowy to zdolność komórki do różnicowania się na inne typy komórek. Komórka, która jest w stanie rozróżnić się na wiele typów komórek, jest znana jako pluripotencjalna. Takie komórki nazywane są komórkami macierzystymi u zwierząt oraz komórkami merystematycznymi u roślin wyższych. Komórka, która jest w stanie rozróżnić się na wszystkie typy komórek jest znany jako totipotentne. U ssaków tylko zygota i wczesne komórki embrionalne są totipotencjalne, podczas gdy u roślin wiele zróżnicowanych komórek może stać się totipotencjalne za pomocą prostych technik laboratoryjnych.
