Les cellules souches utilisent des signaux pour commencer le processus de différenciation, par lequel elles passent d'une cellule non spécialisée à une cellule spécialisée qui a des fonctions et une forme distinctes. Ces signaux proviennent soit de l'intérieur de la cellule, soit de l'environnement externe où vit la cellule.
Les sécrétions chimiques des cellules voisines, les molécules dans la zone autour de la cellule et même le contact physique avec d'autres cellules sont des signaux externes qui provoquent le début de la différenciation. Les signaux internes sont contrôlés par l'expression des gènes de la cellule. Tous ces signaux travaillent ensemble pour faire mûrir la cellule dans le type de cellule spécifique qu'elle deviendra.