Dalam [[biologi perkembangan]], '''diferensiasi sel''' adalah proses ketika [[sel (biologi)|sel]] kurang khusus menjadi [[tipejenis sel]] yang lebih khusus. Diferensiasi terjadi beberapa kali selama perkembangan [[organisme multiselmultiselular]] ketika organisme berubah dari [[zigot]] sederhana menjadi suatu sistem [[jaringan (biologi)|jaringan]] dan tipejenis sel yang rumit. Diferensiasi adalah proses yang lazim pada makhluk dewasa: [[sel punca dewasa]] terpisah dan menciptakan [[pemisahanpembelahan sel|sel anak]] yang terdiferensiasi sepenuhnya selama perbaikan jaringan dan perputaran sel normal. Diferensiasi secara dramatis mengubah ukuran, bentuk, [[potensipotensial membran]], [[metabolisme|aktivitas metabolis]], dan ketanggapan sel terhadap sinyal. Perubahan-perubahan itu sebagian besar diakibatkan oleh modifikasi [[ekspresi gen]] yang sangat terkontrol. Dengan sejumlah pengecualian, diferensiasi sel hampir tidak pernah mengubah urutan [[DNA]]-nya sendiri. Karena itu, beberapa sel bisa memiliki ciri khas fisik yang sangat berbeda meski memiliki [[genom]] yang sama.
Sebuah sel yang mampu mendiferensiasikan dirinya ke semua tipejenis sel organisme dewasa disebut ''[[pluripoten]]''. Sel-sel seperti itu disebut [[sel punca embrio]] pada hewan dan [[meristem|sel meristem]] pada tumbuhan yang lebih tinggi. Sebuah sel yang mampu mendiferensiasikan diri ke semua [[tipejenis sel]], termasuk jaringan plasenta, disebut ''[[totipoten]]''. Pada mamalia, hanya zigot dan [[blastomer]] akhir yang totipoten, sementara pada tumbuhan banyak sel diferensiasi yang menjadi totipoten melalui serangkaian teknik laboratorium sederhana. Dalam [[sitopatologi]], tingkat diferensiasi sel dipakai untuk mengukur perkembangan [[kanker]]. "[[Grading (tumor)|Grade]]" adalah penanda diferensiasi suatu sel di dalam tumor.{{citation needed|date=January 2011}}
