Chaque cellule dans un organisme multicellulaire contient le même ensemble de gènes dans son ADN, mais seules certaines parties de ces gènes sont activées dans une cellule spécifique. L'activation sélective et la désactivation des gènes conduisent à des changements dans la structure cellulaire et dans les types de protéines produites par la cellule, ce qui détermine finalement sa spécialisation.

Le processus de différenciation cellulaire commence souvent dès la conception d'un organisme, lorsque les cellules embryonnaires se différencient pour former différents types cellulaires, tels que les cellules nerveuses, musculaires, épithéliales, etc. Ce processus se poursuit tout au long de la vie d'un organisme, permettant le renouvellement des cellules, la croissance et la régénération des tissus.

Il existe plusieurs facteurs qui régulent la différenciation cellulaire, tels les signaux moléculaires provenant de l'environnement cellulaire, les interactions avec d'autres cellules, les hormones, et les facteurs de transcription qui contrôlent l'expression des gènes.