1、有丝分裂
干细胞能通过有丝分裂产生子代干细胞。干细胞的分裂过程与普通的体细胞有所不同。高等动物的成体干细胞通过不对称分裂产生非对称的细胞决定子分割，使得一部分子代获得维持干细胞状态所必需的信息而成为子代干细胞，另外一部分子代细胞则不得不走向分化。也就是说，一个干细胞的后代中，只有一部分子代细胞可能保持与父代细胞相同的干细胞特征，另外一部分则丧失了干细胞的功能。
2、不对称分裂
干细胞的不对称分裂主要有两种方式：
一种方式是细胞严格遵循不对称分裂的方式，如果蝇的卵细胞，一个干细胞分裂后，产生一个子代干细胞和一个已分化细胞。这种分裂方式主要发生在低级动物。如单一细胞生物体及无脊椎动物。
另一种不对称分裂方式，主要发生于高级生物体的干细胞，细胞分裂后产生的干细胞有多种可能，即可以是子代干细胞，也可以是定向祖细胞。干细胞与定向祖细胞之间，有着连续的“谱系”，干细胞和定向祖细胞分别居于此连续谱系的两端。多数哺乳动物的组织干细胞采用此种方式进行自我更新。这种干细胞不严格执行不对称分裂的规定，但从群体水平上看，其干细胞仍然保持着严格的不对称分裂。