التمايز الخلوي مصطلح مستخدم بكثرة في علم الأحياء التنموي يصف العملية التي تأخذ بها كل خلية "نمطها الخاص" . هذه العملية قد تتضمن تغييرا جذريا في شكلية الخلايا خلال عملية تمايزها ، لكن المادة الجينية تبقى نفسها ، باشتثناء حالات محدودة جدا . التغيرات تشمل الشكل و بعض الوظائف الحيوية لتتلائم الخلية مع الوظيفة الحيوية التي يجب أن تقوم بها .
هناك العديد من الأنماط الخلوية التي يمكن للخلية ان تتمايز لها ، إذا كانت الخلية قادرة على التمايز إلى عدة أنماط نطلق عليها اسم خلية متعددة الخيارات pluripotent ، أبرز مثال عن هذه الخلايا ما يدعى الآن بالخلايا الجذعية في الحيوانات ، و ما يدعى بالميرستيم أو النسيج المولد في النباتات العليا . النوع الآخر من الخلايا يمكنه التحول لأي نمط من الأنماط الخلايا (جميع الخيارات مفتوحة) و هذه تدعى خلايا كلية الخيارات totipotent ، أمثلة هذه الخلايا تقتصر في الثدييات على اللاقحة أو الزيغوت و الخلايا الجنينية المبكرة ، اما في النباتات ' فالعديد من الخلايا المتمايزة يمكن أن تصبح متعددة الخيارات بتقنيات مخبرية بسيطة .