Totipotent kök hücre, her tür vücut hücresi ve embriyo dışı hücrelere dönüşebilen kök hücredir. Totipotent kök hücre, döllenmiş yumurta veya zigotun ilk birkaç bölünmesiyle oluşan hücrelerdir. Totipotent kök hücre, eksiksiz bir organizma oluşturma yeteneğine sahip olan en yüksek farklılaşma potansiyeline sahip kök hücredir. Totipotent kök hücre, pluripotent kök hücrelerden farklı olarak plasenta gibi embriyojenik veya embriyo dışı hücrelere dönüşebilir. Totipotent kök hücre, insanlarda fonksiyonel olarak farklı 200’den fazla vücut hücresi türünü ayırt edebilir.