Тотипотентними є стовбурові клітини клітини, які мають здатність до самовідновлення шляхом поділу та розвитку в три первинні шари зародкових клітин раннього ембріона та позаембріональні тканини, такі як плацента.

Тотипотентні стовбурові клітини – це ембріональні стовбурові клітини, які характеризуються своєю здатністю генерувати всі частини продукту зачаття, включаючи ембріон і екстраембріональні тканини, такі як тканини плаценти та плодові оболонки. У випадку людини — гамети; сперматозоїд і яйцеклітина зливаються, утворюючи зиготу.

Тотипотентні стовбурові клітини можуть ділитися на всі типи клітин організму. Тотипотентна клітина має потенціал до поділу, поки не створить цілісний, завершений організм. Плюрипотентні стовбурові клітини можуть ділитися на більшість або всі типи клітин в організмі, але не можуть розвинутися в цілий організм самостійно.

Тотипотентною клітиною є клітина, яка може диференціюватися в будь-який інший тип клітини, включаючи позазародкову тканину. У людини єдині тотипотентні клітини знаходяться в зиготах до того, як зиготичні клітини диференціюються на внутрішню та зовнішню клітинну масу.

Тотипотентні стовбурові клітини може дати початок будь-якій клітині ембріона, а також позаембріональній тканині. Плюрипотентні стовбурові клітини обмежені будь-яким із трьох ембріональних зародкових листків; однак вони не можуть диференціюватися в екстраембріональні тканини.

Тотипотентність є здатність живої клітини виражати всі свої гени для регенерації цілої нової особини. Тотипотентні клітини рослин використовувалися в методах культивування тканин для отримання покращених рослинних матеріалів, які не містять патогенів і стійкі до хвороб.