干細胞的研究被認為開始于1960年代，在加拿大科學家恩尼斯特·莫科洛克和詹姆士·堤爾的研究之后。1959年，美國首次報道了通過體外受精（IVF）動物。

60年代，幾個近親種系的小鼠睪丸畸胎瘤的研究表明其來源于胚胎生殖細胞（embryonic germ cells, EG細胞），此工作確立了胚胎癌細胞（embryonic carcinoma cells, EC細胞）是一種干細胞。

1968年，Edwards 和Bavister 在體外獲得了第一個人卵子。

70年代，EC細胞注入小鼠胚泡產生雜合小鼠。培養(yǎng)的SC細胞作為胚胎發(fā)育的模型，雖然其染色體的數目屬于異常。

1978年，第一個試管嬰兒，Louise Brown 在英國誕生。

1981年，Evan, Kaufman 和Martin從小鼠胚泡內細胞群分離出小鼠ES細胞。他們建立了小鼠ES細胞體外培養(yǎng)條件。由這些細胞產生的細胞系有正常的二倍型，像原生殖細胞一樣產生三個胚層的衍生物。將ES細胞注入上鼠，能誘導形成畸胎瘤。

1984—1988年，Anderews 等人從人睪丸畸胎瘤細胞系Tera-2中產生出多能的、可鑒定的（克隆化的）細胞，稱之為胚胎癌細胞（embryonic carcinoma cells, EC細胞）?？寺〉娜薊C細胞在視黃酸的作用下分化形成神經元樣細胞和其他類型的細胞。

1989年，Pera 等分離了一個人EC細胞系，此細胞系能產生出三個胚層的組織。這些細胞是非整倍體的（比正常細胞染色體多或少），他們在體外的分化潛能是有限的。

1994年，通過體外授精和病人捐獻的人胚泡處于2-原核期。胚泡內細胞群在培養(yǎng)中得以保存其周邊有滋養(yǎng)層細胞聚集，ES樣細胞位于中央。

1998年美國有兩個小組分別培養(yǎng)出了人的多能( pluripotent )干細胞：James A. Thomson在Wisconsin大學領導的研究小組從人胚胎組織中培養(yǎng)出了干細胞株。他們使用的方法是：人卵體外受精后，將胚胎培育到囊胚階段，提取 inner cell mass細胞，建立細胞株。經測試這些細胞株的細胞表面marker 和酶活性，證實他們就是全能干細胞。用這種方法，每個胚胎可取得15－20干細胞用于培養(yǎng)。John D. Gearhart在Johns Hopkins大學領導的另一個研究小組也從人胚胎組織中建立了干細胞株。他們的方法是：從受精后5－9周人工流產的胚胎中提取生殖母細胞( primordial germ cell )。由此培養(yǎng)的細胞株，證實具有全能干細胞的特征。

2000年，由Pera、Trounson 和Bongso 領導的新加坡和澳大利亞科學家從治療不育癥的夫婦捐贈的胚泡內細胞群中分離得到人ES細胞，這些細胞體外增殖，保持正常的核型，自發(fā)分化形成來源于三個胚層的體細胞系。將其注入免疫缺陷小鼠錯開內產生畸胎瘤。

2003，建立了人類皮膚細胞與兔子卵細胞種間融合的方法，為人胚胎干細胞研究提供了新的途徑。

2004年，Massachusetts Advanced Cell Technology 報道克隆小鼠的干細胞可以通過形成細小血管的心肌細胞修復心衰小鼠的心肌損傷。這種克隆細胞比來源于骨髓的成體干細胞修復作用更快、更有效，可以取代40%的瘢痕組織和恢復心肌功能。這是首次顯示克隆干細胞在活體動物體內修復受損組織。