干細(xì)胞的研究被認(rèn)為開始于1960年代，在加拿大科學(xué)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(bào)道了通過體外受精（IVF）動(dòng)物。

60年代，幾個(gè)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(xì)胞（embryonic germ cells, EG細(xì)胞），此工作確立了胚胎癌細(xì)胞（embryonic carcinoma cells, EC細(xì)胞）是一種干細(xì)胞。

1968年，Edwards 和Bavister 在體外獲得了第一個(gè)人卵子。

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

1978年，第一個(gè)試管嬰兒，Louise Brown 在英國誕生。

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

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

1989年，Pera 等分離了一個(gè)人EC細(xì)胞系，此細(xì)胞系能產(chǎn)生出三個(gè)胚層的組織。這些細(xì)胞是非整倍體的（比正常細(xì)胞染色體多或少），他們?cè)隗w外的分化潛能是有限的。

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

1998年美國有兩個(gè)小組分別培養(yǎng)出了人的多能( pluripotent )干細(xì)胞：James A. Thomson在Wisconsin大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組從人胚胎組織中培養(yǎng)出了干細(xì)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(xì)胞，建立細(xì)胞株。經(jīng)測試這些細(xì)胞株的細(xì)胞表面marker 和酶活性，證實(shí)他們就是全能干細(xì)胞。用這種方法，每個(gè)胚胎可取得15－20干細(xì)胞用于培養(yǎng)。John D. Gearhart在Johns Hopkins大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的另一個(gè)研究小組也從人胚胎組織中建立了干細(xì)胞株。他們的方法是：從受精后5－9周人工流產(chǎn)的胚胎中提取生殖母細(xì)胞( primordial germ cell )。由此培養(yǎng)的細(xì)胞株，證實(shí)具有全能干細(xì)胞的特征。

2000年，由Pera、Trounson 和Bongso 領(lǐng)導(dǎo)的新加坡和澳大利亞科學(xué)家從治療不育癥的夫婦捐贈(zèng)的胚泡內(nèi)細(xì)胞群中分離得到人ES細(xì)胞，這些細(xì)胞體外增殖，保持正常的核型，自發(fā)分化形成來源于三個(gè)胚層的體細(xì)胞系。將其注入免疫缺陷小鼠錯(cuò)開內(nèi)產(chǎn)生畸胎瘤。

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

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