細胞分化是指同一來源的細胞逐漸產生出形態結構、功能特征各不相同的細胞類群的過程，其結果是在空間上細胞產生差異，在時間上同一細胞與其從前的狀態有所不同。細胞分化的本質是基因組在時間和空間上的選擇性表達，通過不同基因表達的開啟或關閉，zui終產生標志性蛋白質。一般情況下，細胞分化過程是不可逆的。然而，在某些條件下，分化了的細胞也不穩定，其基因表達模式也可以發生可逆性變化，又回到其未分化狀態，這一過程稱為去分化。
（1）細胞的分化:一個成年人全身細胞總數約1012個，可以區分為200多種不同類型的細胞：形態結構，代謝，行為，功能等各不相同。追根溯源，這么多種細胞均來自一個受精卵細胞。所以，通常把發育過程中，細胞后代在形態、結構和功能上發生差異的過程稱為細胞分化。細胞分化發生在胚胎階段，也發生在胎兒出生以后，乃至成人階段。例如，人體血細胞的產生和分化，這個過程在人的一生中一直持續著。
由旺盛生長不斷分裂的細胞，轉入分化，通常從細胞周期中G1期開始時一個確定的點G0點“逃逸"出細胞周期。旺盛生長分裂的細胞和各種分化了的細胞，它們的基因表達和代謝活動各不相同。
（2）細胞的衰老:體外細胞培養實驗證明：
細胞衰老過程中會發生一系列的變化，包括：蛋白質合成速度降低，已有蛋白質結構變化，特異蛋白質成份出現；同時，細胞核，線粒體，膜系統、骨架系統等都有結構、功能的改變。
（3）細胞凋亡:細胞的死亡是個體存活的正常現象，常見的細胞死亡形式有3種：壞死、凋亡和細胞毒性。多細胞生物的生命活動中，因為環境因素的突然變化或病原物的入侵，導致一部分細胞死去，稱為細胞的病理死亡，或細胞壞死。壞死是細胞暴露于嚴重的物理或化學刺激時導致的細胞死亡；細胞毒性是由細胞或者化學物質引起的單純的細胞殺傷事件，不依賴于其它兩種細胞死亡機理，如殺傷T細胞的細胞毒性作用。
還有一種情況，一部分細胞的死亡是生物個體正常生命活動（代謝、生長、發育、分化）的一個必要部分；似乎帶有“犧牲局部，保全整體"的意味。這種情況下的細胞死亡，明顯地受遺傳控制，稱為細胞凋亡。 凋亡（Apoptosis）則是程序性的、正常的細胞死亡，是機體清除無用的或者不想要的細胞的手段。它與細胞壞死是兩個截然不同的過程，無論從形態學、生物學還是生化的特征來說，都有明顯的區別。細胞凋亡現象普遍存在于生物界。細胞凋亡與細胞增殖、分化和衰老起著互補與平衡的作用，在多細胞動物的發育、形態建成與維持中扮演至關重要的角色。作為細胞的一種基本生命現象，凋亡失控的結果將是可怕的：凋亡不足時，易發生癌變、病毒性疾病和自身免疫疾病；而凋亡過量則可能產生獲得性免疫缺陷綜合征（HIV）、重癥肝炎與退行性神經疾病，如老年性癡呆癥（Alzheimer's disease）、帕金森氏癥（Parkinson's disease）。
因此研究細胞凋亡及其機理具有重要的理論和實踐意義。
