تأتي هذه الخلايا الجذعية من الأجنة التي تبلغ ثلاثة أيام إلى خمسة أيام. في هذه المرحلة، يسمى الجنين (كيسة أريمية) ويكون لديه 150 خلية تقريباً. وهذه الخلايا الجذعية متعددة القدرات pluripotent PSCs؛ أي إنها يمكن أن تنقسم إلى مزيد من الخلايا الجذعية أو يمكن أن تصبح أي نوع من الخلايا في الجسم. يتيح هذا التعدد إمكانية استخدام الخلايا الجذعية الجنينية لإعادة تكوين الأنسجة والأعضاء المريضة أو إصلاحها.

الخلايا الجذعية الجنينية هي خلايا خالدة ومتعددة القدرات مشتقة من كتلة الخلايا الداخلية Inner Cell Mass (ICM) للجنين المُنظم الكيسة الأريمية. إلى جانب النمو إلى أنواع الخلايا من الطبقات الجرثومية الثلاث (الأديم الظاهر، والأديم الباطن، والأديم المتوسط)، يمكن أيضاً أن تتمايز الخلايا الجذعية السرطانية في جميع أنواع الخلايا في الجسم مثل خلايا عضلة القلب.

لقد اكتشف الباحثون خلايا جذعية في السائل السلوي بالإضافة إلى دم الحبل السري. تمتلك هذه الخلايا الجذعية أيضاً القدرة على التغيير لتصبح خلايا متخصصة. يملأ السائل السلوي الكيس الذي يحيط بالجنين الذي ينمو في الرحم ويحميه. واستطاع الباحثون تحديد وجود خلايا جذعية في عينات السائل السلوي المسحوب من نساء حوامل لاختبار وجود تشوهات (إجراء يُطلق عليه اسم البزل السلي). ما تزال الحاجة قائمة لإجراء مزيد من الدراسة على الخلايا الجذعية من السائل السلوي لفهم قدراتها

تم تطوير استبدال الخلايا عن طريق زرع الخلايا الجنينية كاستراتيجية علاجية لاستبدال الخلايا العصبية المفقودة في الاضطرابات العصبية التنكسية الحادة والمتقدمة مثل مرض باركنسون وأمراض هنتنغتون واضطرابات الشبكية التنكسية والسكتة الدماغية. على الرغم من أن بعض هذه الدراسات أظهرت نتائج واعدة، خاصةً في مرض باركنسون، إلا أنها تسلط الضوء أيضاً على صعوبة استخدام أنسجة الجنين كمصدر للخلايا، وضرورة تطوير خلايا متاحة بسهولة ويسهل التعامل معها وتتحكم في جودتها للاستخدام السريري.