已分化的细胞，当受到创伤或进行离体培养（也受到创伤）时，已停止分裂的细胞又重新恢复分裂，细胞改变原有的分化状态，失去原有结构和功能，成为具有未分化特性的细胞的过程称脱分化，又称去分化。

在动物中，脱分化的细胞具有胚胎间质细胞的功能。

在植物中，一些分化的细胞经过细胞分裂素的诱导，可以脱分化为具有分生能力的薄壁细胞，进而形成植物的愈伤组织（callus）。愈伤组织在一定的培养条件下，又再分化出幼根和芽，形成完整的小植株。整个过程称为植物组织培养。植物组织培养中脱分化阶段需要避光培养。

植物体的一部分一旦脱离原来所在的器官或组织，成为离体状态时，在一定的营养、激素等外界条件下，植物细胞就会脱分化、再分化，进而表现出全能性。在组织培养的过程中，外植体（指从植物体上切下来的离体器官或组织）会进行细胞分裂，形成新的组织。不过，这种新生成的组织没有发生分化，细胞排列疏松且无规则，高度液泡化，是一团无定形的薄壁细胞，称为愈伤组织。这种原来已经分化，并且具有一定功能的体细胞（或性细胞），丧失了原有的结构和功能，又重新恢复了分裂功能，就叫做植物细胞的脱分化。分化细胞脱分化后细胞结构有两点明显的变化：一是在细胞内出现液泡蛋白；二是叶绿体转变成原质体。不同植物种类的材料，脱分化的难易程度不同。一般说来，双子叶植物比单子叶植物和裸子植物脱分化容易，而与人类生活关系密切的禾本科植物脱分化则较难。将处于脱分化状态的愈伤组织移植到合适的培养基（分化培养基）上继续培养，愈伤组织就会重新进行分化，并形成具有根、茎、叶的完整植株。这个过程就叫植物细胞的再分化。