细胞分化（Cell Differentiation）是指在个体发育过程中，由一个或一种未分化的细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上向着不同方向稳定变化的过程。这一过程是细胞从全能状态逐渐转变为多能、单能状态，最终形成具有特定功能和形态的成熟细胞。细胞分化的本质是基因组在时间和空间上的选择性表达，通过不同基因的开启或关闭，最终产生标志性蛋白质。细胞分化是一个复杂的过程，涉及到基因表达的调控和细胞内信号传导的变化。
细胞分化具有以下特点：
持久性：一旦细胞分化为特定类型的细胞，这种状态通常是持久的。
稳定性：分化的细胞通常保持其特定的功能和形态特征。
不可逆性：在正常情况下，细胞分化过程是不可逆的，分化后的细胞很难回到未分化状态。
普遍性：细胞分化是生物体发育中的普遍现象，几乎在所有多细胞生物中都会发生。
细胞分化不仅在胚胎发育中起着关键作用，而且在成年生物体的维持和修复过程中也至关重要。此外，细胞分化还与细胞的去分化（dedifferentiation）过程相关，后者是指分化细胞在某些条件下可以失去其特定功能，回到未分化状态，重新获得分化潜能。
细胞分化的研究对于理解生物体的发育、疾病发生机制以及组织工程和再生医学等领域具有重要意义。