Celledifferensiering er en prosess som en celle går gjennom i utviklingen mot en spesialisert type celle.
Ved gjentatte mitoser blir zygoten opphav til samtlige celler i det nye individet. Grovt anslått regner vi med noe over 300 ulike celletyper i kroppen. Eksempler er hudceller, blodceller, muskelceller og nerveceller. De varierer i størrelse, fasong og funksjon. De fleste celler har dimensjoner rundt 10–20 μm (mikrometer). Tverrstripede muskelceller og glatte muskelceller i den gravide livmor kan bli mange cm lange, og de lengste nervecellene har utløpere som er like lange som kroppen vår. At cellene utvikles i ulik retning, kalles differensiering. Med få unntak er arvestoffet nøyaktig det samme i alle cellene. Differensieringen skyldes først og fremst at ulike celler avleser ulike sett med gener. Delingshastighet, differensiering og annen aktivitet av kroppens celler koordineres gjennom en rekke ulike signalmolekyler, enten avgitt lokalt mellom naboceller (lokalhormoner), tømt fra nerveutløpere (transmittersubstanser) eller sendt avsted fra fjerntliggende celler (hormoner).