תאי גזע הם תאים ייחודיים בגוף בכך שהם לא מומחים ובעלי יכולת להתפתח לכמה סוגים שונים של תאים. הם שונים מתאים מיוחדים, כגון לב או דם בתאים בכך שהם יכולים לשכפל פעמים רבות, לפרקי זמן ארוכים. יכולת זו מה שמכונה תפוצה. שלא כמו תאים אחרים, לתאי גזע יש גם יכולת להתמיין או להתפתח לתאים מיוחדים ספציפייםאיברים או להתפתח רקמות. ברקמות מסוימות, כגוןשריר או מוח רקמות, תאי גזע יכולים אפילו להתחדש בכדי לסייע בהחלפת תאים פגומים. מחקר תאי גזע מנסה לנצל את תכונות ההתחדשות של תאי גזע על ידי ניצולן לייצור תאים לתיקון רקמות וטיפול במחלות.
תאי גזע אלה מגיעים מעוברים בשלבים הראשונים של ההתפתחות. יש להם את היכולת להתמיין לכל סוג של תא בשלבי ההתפתחות הראשוניים ולהיות מעט יותר מתמחים ככל שהם מתבגרים.
תאי גזע אלה מגיעים מעובר. בערך כתשעה שבועות עוברי התבגרות נכנס לשלב העובר. תאי גזע עובריים נמצאים ברקמות העובר, בדם ומח העצם. יש להם פוטנציאל להתפתח כמעט לכל סוג של תא.
תאי גזע אלה נמצאים בתוך השליה. כמו תאי גזע מדם טבורי, תאים אלה הם תאים מיוחדים המתפתחים לסוגים מסוימים של תאים. עם זאת, השלייה מכילה פי כמה תאי גזע מאשר מיתרי הטבור.
תאי גזע אלה קיימים ברקמות גוף בוגרות בתינוקות, ילדים ומבוגרים. הם עשויים להימצא גם בתאי הדם של העובר וחבל הטבור. תאי גזע בוגרים הם ספציפיים לרקמה או איבר מסוים ומייצרים את התאים בתוך אותה רקמה או איבר מסוים. תאי גזע אלה מסייעים לתחזוקה ותיקון של איברים ורקמות לאורך חייו של האדם.
לתאי גזע אלה יש יכולת להתמיין לסוג כלשהו תא בתוך הגוף. תאי גזע טוטו-פוטנטיים מתפתחים במהלך רבייה מינית כאשר זכר ונקבה גמטות נתיך במהלך הפריה ליצור זיגוטה. הזיגוטה היא טוטו-פוטנטית מכיוון שתאיה יכולים להפוך לכל סוג של תא ויש להם יכולות שכפול בלתי מוגבלות. ככל שהזיגוטה ממשיכה להתחלק ולהתבגר, התאים שלה מתפתחים לתאים מיוחדים יותר הנקראים תאי גזע פלוריפוטנטים.
לתאי גזע אלה יש יכולת להתמיין לכמה סוגים שונים של תאים. ההתמחות בתאי גזע פלוריפוטנטיים היא מינימלית ולכן הם יכולים להתפתח כמעט לכל סוג של תא. תאי גזע עובריים ותאי גזע עובריים הם שני סוגים של תאים פלוריפוטנטיים.
תאי גזע מושרשים (תאי iPS) הם תאי גזע בוגרים ששונו גנטית המושרים או מתבקשים במעבדה לקבל את המאפיינים של תאי גזע עובריים. למרות שתאי iPS מתנהגים כמו ומבטאים חלק מאותם גנים שמתבטאים בדרך כלל בתאי גזע עובריים, הם אינם כפילויות מדויקות של תאי גזע עובריים.
לתאי גזע אלה יכולת להתמיין למספר מוגבל של סוגי תאים מתמחים. תאי גזע רב-פוטנציאליים מתפתחים בדרך כלל לכל תא מקבוצה או סוג מסוים. לדוגמה, מח עצם תאי גזע יכולים לייצר כל סוג של דם תא. עם זאת, תאי מח עצם אינם מייצרים לב תאים. תאי גזע בוגרים ותאי גזע בחבל הטבור הם דוגמאות לתאים רב-פוטנציאליים.
תאי גזע מזנכיים הם תאים רב-פוטנציאליים של מח עצם שיש להם יכולת להתמיין לכמה סוגים של תאים מיוחדים הקשורים, אך לא כולל, תאי דם. תאי גזע אלה מולידים תאים היוצרים התמחות רקמות חיבור, כמו גם תאים התומכים ביצירת הדם.
לתאי גזע אלה יש יכולת להתמיין לסוגים בודדים של תאים. תא גזע לימפואי הוא דוגמא לתא גזע אוליגוטי. סוג זה של תאי גזע אינו יכול להתפתח לשום סוג של תאי דם כפי שתאי גזע במח העצם יכולים. הם רק מולידים תאי דם של המערכת הלימפטית, כמו תאי T.
לתאי גזע אלה יכולות רבייה בלתי מוגבלות, אך הם יכולים רק להתמיין לסוג יחיד של תא או רקמה. תאי גזע חד-פוטנציאליים נגזרים מתאי גזע רב-פוטנציאליים ונוצרים ברקמות מבוגרים. עור תאים הם אחת הדוגמאות הפוריות ביותר לתאי גזע חד-פוטנציאליים. תאים אלה חייבים לעבור בקלות חלוקת תא להחליף תאים פגומים.