Diferensiasi seluler adalah proses di mana sel yang kurang terspesialisasi menjadi jenis sel yang lebih terspesialisasi. Ini adalah bagian dari biologi perkembangan. Jaringan yang berbeda memiliki jenis organel yang berbeda di dalam sel.
Diferensiasi terjadi berkali-kali selama perkembangan organisme multiseluler. Organisme berubah dari zigot tunggal menjadi sistem jaringan dan tipe sel yang kompleks. Diferensiasi juga merupakan proses umum pada orang dewasa: sel induk dewasa membelah untuk membuat sel anak yang sepenuhnya berdiferensiasi selama perbaikan jaringan dan selama pergantian sel normal.
Diferensiasi secara dramatis mengubah ukuran, bentuk, aktivitas metabolik, dan responsif terhadap sinyal. Perubahan-perubahan ini sebagian besar disebabkan oleh perubahan ekspresi gen. Dengan beberapa pengecualian, diferensiasi seluler hampir tidak pernah melibatkan perubahan dalam urutan DNA itu sendiri. Hal ini melibatkan mematikan banyak gen yang tidak diperlukan dalam jaringan tertentu. Dengan demikian, sel-sel dalam jaringan yang berbeda mungkin memiliki karakteristik fisik yang sangat berbeda meskipun memiliki genom yang sama.
Potensi sel adalah kemampuan sel untuk berdiferensiasi menjadi jenis sel lainnya. Sel yang mampu berdiferensiasi menjadi banyak jenis sel dikenal sebagai pluripoten. Sel semacam itu disebut sel induk pada hewan dan sel meristematik pada tumbuhan tingkat tinggi. Sel yang mampu berdiferensiasi menjadi semua jenis sel dikenal sebagai totipoten. Pada mamalia, hanya zigot dan sel embrionik awal yang totipoten, sedangkan pada tumbuhan, banyak sel yang terdiferensiasi dapat menjadi totipoten dengan teknik laboratorium sederhana.
