La mayor parte de las células que componen los tejidos son células diferenciadas que están especializadas en una función específica. Una vez completada su maduración, no pueden adaptarse para desempeñar otras funciones.

Las células madre, también denominadas células troncales, mantienen sin embargo un estado indiferenciado y poseen la capacidad de autorrenovarse mediante divisiones mitóticas (dando lugar a nuevas células madre) o bien de continuar la vía de diferenciación para la que están programadas y producir uno o más tejidos maduros, funcionales y plenamente diferenciados en función de su grado de multipotencialidad.

Las células madre pueden, teóricamente, multiplicarse y diferenciarse de manera ilimitada y, de esta forma, reemplazar  continuamente todas las células a medida que envejecen y mueren.

La mayoría de los tejidos de un individuo adulto, además de células maduras, poseen una población específica propia de células madre que permiten su renovación periódica o su regeneración cuando se produce algún daño tisular.

Algunas células madre adultas son capaces de diferenciarse en más de un tipo celular como las células madre mesenquimales (que producen tejido conectivo, hueso, grasa, músculo y vasos sanguíneos) y las células madre hematopoyéticas (que dan lugar a toda la diversidad de células  sanguíneas y del sistema inmunológico), mientras que otras se cree que son precursoras únicamente de las células del tejido en el que se encuentran, como las células madre de la piel o las células madre gonadales (células madre germinales).

Es común que en documentos especializados se las denomine stem cells, en inglés, donde stem significa tronco, traduciéndose más a menudo como «células troncales».
 

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