已分化的细胞经过诱导后失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程叫脱分化（dedifferentiation）。

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。

植物组织培养（plant tissue culture）的理论根据是植物细胞的全能性。但是，在一个完整的植株上，各部分的体细胞只能表现一定的形态，承担一定的功能，这是由于受具体器官或组织所在环境影响的缘故。

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。