Embrionalne matične stanice se od ostalih stanica u tijelu razlikuju po dvije osnovne karakteristike: sposobnost samoobnavljanja i pluripotentnost, sposobnost da se iz nedifreneciranog stanja razviju u bilo koji tip stanice u tijelu. Njihovo je podrijetlo, za razliku od odraslih matičnih stanica, vrlo dobro istraženo. One potječu iz unutarnje mase stanica razvojnog stadija embrija, blastociste. Upravo zbog toga što se izoliraju iz predimplantacijskih embrija i što takav postupak zahtjeva njihovo uništavanje, izazivaju mnoštvo polemika oko njihovih istraživanja, s obzirom da embrio u biološkim terminima ima status živog bića. Kao odgovor na ove probleme, predloženi su neki alternativni načini izolacije čije su tehnike još u razvoju. Do sada, većina istraživanja se provodi na mišjim i humanim embrionalnim matičnim stanicama koje se međusobno razlikuju uglavnom po uvjetima koje zahtijevaju u kulturi in vitro za održavanje nediferenciranog stanja, te po nekim morfološkim osobinama. Potencijalna primjena humanih ES stanica je u stvaranju populacija stanica , tkiva i organa za implantaciju koje bi revolucionizirale medicinu osiguravanjem neograničenog materijala za implantaciju potpuno kompatibilnog sa tkivom pacijenta. Također,stanice se mogu koristiti kao in vitro sustav, ne samo za proučavanje diferencijacije specifičnih staničnih tipova, već i za razmatranje učinka novih lijekova te identifikaciju gena kao potencijalnih terapeutskih meta. Međutim, još mnoge prepreke se moraju prijeći i mnoga pitanja odgovoriti prije nego bilo kakvi klinički tretmani mogu početi.