1. สเต็มเซลล์จากตัวอ่อน (Embryonic Stem Cells)
สเต็มเซลล์จากตัวอ่อน สกัดได้ครั้งแรกประมาณปี พ.ศ. 2524 จากตัวอ่อนของหนู ต่อมาในปี พ.ศ. 2541 จึงแยกสกัดสเต็มเซลล์จากตัวอ่อนมนุษย์ได้สำเร็จ โดยนำสเปิร์มมาผสมกับไข่ จากนั้นไข่จะพัฒนาไปเป็นตัวอ่อนด้วยการแบ่งเซลล์แบบทวีคูณ จนได้กลุ่มเซลล์ในระยะที่เรียกว่า ตัวอ่อน แล้วแยกสกัดนำมาเพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการ

ตัวอ่อนในระยะ 3-5 วัน จะมีลักษณะทรงกลม ด้านในกลวง บริเวณนี้ เรียกว่า บาลสโตซิสต์ (vlastocyst) โดยบริเวณขอบของบลาสโตซิสต์ ประกอบด้วยกลุ่มเซลล์ ประมาณ 30 เซลล์ ที่เรียกว่า มวลเซลล์ชั้นใน ( inner cell mass) ซึ่งกลุ่มเซลล์เหล่านี้ก็คือ สเต็มเซลล์ แล้วแยกสกัดนำมาเพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการ

ขั้นตอนการเลี้ยงสเต็มเซลล์เพื่อให้จำนวนเพิ่มมากขึ้นอาจไม่สำเร็จทุกครั้ง แต่สามารถทำสำเร็จได้ภายใน 6 เดือน โดยใช้เซลล์ตั้งต้นประมาณ 30 เซลล์ ก่อนจะได้สเต็มเซลล์เพิ่มเป็นหลายล้านเซลล์ และหากต้องการเคลื่อนย้ายจะต้องนำสเต็มเซลล์มาแช่แข็งก่อน

สเต็มเซลล์จากตัวอ่อนสามารถสามารถพัฒนาไปเป็นเซลล์ต่างๆ ในร่างกายได้เกือบทุกชนิด เช่น เซลล์ในระบบเลือด ระบบประสาท ระบบทางเดินอาหาร เซลล์กล้ามเนื้อ กระดูก เนื้อเยื่อเกี่ยวพัน เซลล์ผิวหนัง ฯลฯ เราเรียกพัฒนาการของสเต็มเซลล์นี้ว่า pluripotent stem cells

สเต็มเซลล์จากตัวอ่อนมนุษย์จะได้มาจาก 2 ทาง คือ ตัวอ่อนมนุษย์ที่เหลือใช้จากคลินิกผู้มีบุตรยาก และตัวอ่อนมนุษย์ที่ได้มาจากการโคลนนิ่ง (Cloning) ทำให้เกิดการถกเถียงกันขึ้นว่าเป็นการฆ่าตัดตอนตัวอ่อนที่จะเจริญเติบโตไปเป็นมนุษย์ หรือเป็นเพียงตัวอ่อนที่เหลือใช้เท่านั้น และตัวอ่อนเหล่านี้ ไม่มีแม้กระทั่งเซลล์ประสาทกำหนดความรู้สึก

2. สเต็มเซลล์จากร่างกาย (adult stem cells หรือ somatic stem cells)
สเต็มเซลล์จากร่างกาย เป็นสเต็มเซลล์ที่พัฒนาไปเป็นเซลล์อื่นได้จำกัด เพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้น เราเรียกสเต็มเซลล์พวกนี้ว่า multipotent stem cells โดยพบว่า สเต็มเซลล์จากร่างกายที่ได้มาจากระบบหรือเนื้อเยื่อส่วนใด ก็จะสามารถพัฒนาไปเป็นเซลล์ของระบบหรือเนื้อเยื่อนั้นๆ เท่านั้น ตัวอ่างเช่น สเต็มเซลล์ที่ได้มาจากระบบกล้ามเนื้อหัวใจ เมื่อนำมาเพาะเลี้ยง เซลล์ก็จะพัฒนาไปเป็นเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจเท่านั้น แต่ก็มีสเต็มเซลล์จากร่างกายบางชนิดที่สามารถพัฒนาเซลล์กลายเป็นเซลล์อื่นที่ไม่ใช่เซลล์เดิมได้ หรือเรียกความสามารถนี้ว่า plasticity หรือ trandsdifferentiation ตัวอย่างเช่น สเต็มเซลล์จากสมองสามารถที่จะพัฒนาไปเป็นเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจได้ อย่างไรก็ดี พัฒนาเซลล์กลายเป็นเซลล์อื่นที่ไม่ใช่เซลล์เดิมได้ พบว่า จะเกิดในสัตว์ที่มีกระดูกสันหลังเพียงบางสปีชีส์เท่านั้น และปริมาณสเต็มเซลล์ที่จะทำให้สำเร็จได้จะมีเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

สเต็มเซลล์จากร่างกายจะพบในบางที่ เช่น สมอง ไขกระดูกสันหลัง หลอดเลือด ลำไส้เล็ก หัวใจ และตับ เป็นต้น โดยสเต็มเซลล์จากร่างกายที่ถูกนำมาใช้ในทางการแพทย์มาเนิ่นนาน คือ สเต็มเซลล์จากไขกระดูก ที่ใช้ในการปลูกถ่ายไขกระดูก (bone marrow transplantation) ปัจจุบันแพทย์นิยมนำสเต็มเซลล์จากไขกระดูกมาใช้ในการรักษาโรคลิวคีเมีย (มะเร็งเม็ดเลือดขาว) ควบคู่ไปกับการฉายรังสีและเคมีบำบัด

3. สเต็มเซลล์จากรก (placenta) และสายสะดือ (umbilical cord)
เลือดอยู่ในรก และสายสะดือ จะมีสเต็มเซลล์ชนิดเดียวกันกับที่พบในไขกระดูกที่สามารถพัฒนาไปเป็นเซลล์อื่นได้ในบางเซลล์ โดยวงการแพทย์ก็เริ่มใช้สเต็มเซลล์ที่ได้จากเลือดในรก และสายสะดือ มาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2521 ด้วยการปลูกถ่ายให้คนไข้เช่นเดียวกับที่ใช้ไขกระดูก ส่วนประเทศไทยได้มีการจัดตั้งธนาคารเลือดจากสายสะดือทารกแรกเกิดแห่งชาติ (National Umbilical Cord blood Blank) ขึ้นในปี พ.ศ. 2544 เพื่อ เป็นแหล่งของสเต็มเซลล์ต่อไป