1、有絲分裂
幹細胞能通過有絲分裂產生子代幹細胞。幹細胞的分裂過程與普通的體細胞有所不同。高等動物的成體幹細胞通過不對稱分裂產生非對稱的細胞決定子分割，使得一部分子代獲得維持幹細胞狀態所必需的信息而成爲子代幹細胞，另外一部分子代細胞則不得不走向分化。也就是說，一個幹細胞的後代中，只有一部分子代細胞可能保持與父代細胞相同的幹細胞特徵，另外一部分則喪失了幹細胞的功能。
2、不對稱分裂
幹細胞的不對稱分裂主要有兩種方式：
一種方式是細胞嚴格遵循不對稱分裂的方式，如果蠅的卵細胞，一個幹細胞分裂後，產生一個子代幹細胞和一個已分化細胞。這種分裂方式主要發生在低級動物。如單一細胞生物體及無脊椎動物。
另一種不對稱分裂方式，主要發生於高級生物體的幹細胞，細胞分裂後產生的幹細胞有多種可能，即可以是子代幹細胞，也可以是定向祖細胞。幹細胞與定向祖細胞之間，有着連續的“譜系”，幹細胞和定向祖細胞分別居於此連續譜系的兩端。多數哺乳動物的組織幹細胞採用此種方式進行自我更新。這種幹細胞不嚴格執行不對稱分裂的規定，但從羣體水平上看，其幹細胞仍然保持着嚴格的不對稱分裂。
