Znanstveniki za matične celice izvajajo znanstvene raziskave o izvornih celicah, da bi jih bolje razumeli in raziskali njihov potencial za različne zdravstvene in medicinske namene. Matične celice, ki jih najdemo v večini večceličnih organizmov, imajo izredne pomlajevalne sposobnosti, ki jim omogočajo obnovo celotnega telesnega tkiva ali določenih specifičnih tkiv v telesu. Matične celice, ki lahko povzročijo celotno telesno tkivo, se imenujejo embrionalne matične celice in jih najdemo v notranji masi blastociste; blastocista je zarodek v zgodnji fazi. Druga vrsta matičnih celic so odrasle matične celice, imenovane tako, da se razlikujejo od embrionalnih; dejansko se pojavljajo po vsem telesu pri odraslih in otrocih.
Embrionalne matične celice so pluripotentne, odrasle matične celice pa multipotentne. Pluripotenca pomeni, da so embrionalne celice sposobne neskončne celične delitve in lahko še vedno ostanejo nediferencirane. Sposobni so tvoriti vse vrste telesnih tkiv, razen posteljice. Po drugi strani pa multipotentne odrasle matične celice niso tako vsestranske in lahko tvorijo le določene vrste tkiv, običajno le tiste vrste, v katerih se nahajajo. Odrasle matične celice delujejo kot kompleti za popravilo telesa in obnavljajo specializirane celice vsakič, ko jih potrebujejo.
Ker so matične celice sposobne regeneracije, ponujajo velike možnosti v medicinskih raziskavah. Uporabili bi jih lahko za popravilo poškodovanega tkiva in zamenjavo poškodovanih organov ter za zdravljenje različnih stanj, kot so levkemija, multipla skleroza, cistična fibroza, bolezen motoričnih nevronov in osteoporoza. Znanstveniki za matične celice so v teh prizadevanjih dosegli določen uspeh, vendar je še vedno potrebnih veliko več raziskav matičnih celic.
Obstajata dve pomembni težavi pri uporabi matičnih celic pri zdravljenju. Prvič, obstaja verjetnost, da bo telo popolnoma zavrnilo novo ustvarjena tkiva in organe, ali pa je treba stalno jemati zdravila za zaviranje imunskega sistema, da bi se izognili zavrnitvi imunskega sistema. Drugič, znanstveniki za matične celice še ne morejo nadzorovati ali napovedati načina, na katerega se lahko presaditev matičnih celic razdeli v pacientovo telo. Obstajajo primeri, da se matične celice nenadzorovano delijo, kar vodi do rakavih tumorjev.
Medtem ko to vprašanje še preučujejo v raziskovalnem laboratoriju, je prvi problem mogoče rešiti s terapevtskim kloniranjem. Pri tem znanstveniki za matične celice vzamejo DNK od pacienta, jo vbrizgajo v donorsko jajčece in spodbudijo jajčece, da se razdeli in tvori blastocisto. Nato se iz te blastociste izvede zbiranje matičnih celic in te matične celice bodo imele isto DNK kot bolnik. Posledično je verjetno, da bo pacientovo telo sprejelo tkiva, zrasla iz teh matičnih celic, in morda tudi tukaj ni treba jemati zdravil za zaviranje imunskega sistema.
Drugo področje, ki ga znanstveniki za matične celice raziskujejo, je reproduktivno kloniranje. Doslej so uspešno klonirali ovce, govedo, pse in druge živali, naslednji očiten korak pa je kloniranje ljudi. Ta raziskava se je spremenila v minsko polje polemik, pri čemer so podporniki hvalili svetle nove možnosti v medicinskih raziskavah, nasprotniki pa so obsojali, kar vidijo kot razvrednotenje človeškega življenja. Razprava še vedno poteka in je vplivala na politiko izvornih celic v državah po vsem svetu. Številne države so bodisi dokončno prepovedale kloniranje ljudi bodisi so uvedle določene stroge omejitve raziskav izvornih celic.