Embriyolojik kök hücreleri, ceninin erken aşamasında döllenme gerçekleştikten kısa süre sonra elde edilen hücrelerdir. Bu hücreler, ancak tüp bebek uygulamasında yapay döllenme ile oluşturulan embriyonlardan gereksinim fazlası olanlardan veya istenmeyen gebelik sonrası yapılan düşük sonucunda elde edilebilirler. Embriyolojik kök hücreleri erişkinden elde edilen kök hücrelerine göre sınırsız sayıda farklılaşma potansiyeline sahiptir (totipotent), kısaca; bu tür hücreler her türlü organdaki hasarı onarma yeteneğine sahipken erişkin tipi olanlar daha sınırlı farklılaşma gösterirler (pluripotent ve unipotent). Halen ülkemizde ve birçok ülkede embriyolojik kaynaklı kök hücre çalışmaları yasaklanmış durumdadır. İngiltere ve Belçika’da bu sınırlama yoktur, Almanya’da ise belirli kısıtlamalar getirilmiştir.