Podem ser embrionárias ou adultas. Embrionárias derivam de blastocistos (embriões em estágio inicial). Adultas vêm de fontes não embrionárias, mas podem ter menor valor terapêutico.
Segundo os Institutos Nacionais de Saúde (NIH), até o momento apenas células-tronco adultas (ex: medula óssea) foram usadas terapeuticamente.
O NIH indica potencial para tratar: defeitos congênitos, cânceres, Parkinson, ELA, lesão medular, queimaduras, doenças cardíacas, diabetes e artrite.
Em janeiro de 2009, iniciaram-se os primeiros ensaios clínicos humanos com terapias de células-tronco embrionárias. A Geron Corporation (Califórnia) começou testes em pacientes com lesão medular.
A diferença entre células embrionárias e adultas pode estar diminuindo. Cientistas conseguiram induzir células adultas a "reprogramarem-se", atingindo estado de flexibilidade semelhante ao embrionário (células iPS).