Tủy xương có hai loại tế bào gốc gồm các tế bào tạo máu (nguồn gốc của 3 loại tế bào máu) và các tế bào nền (sản xuất mỡ, sụn và xương). Các tế bào nền gốc còn có khả năng biệt hóa thành nhiều loại mô khác nhau, kể cả mô thần kinh. Các tế bào máu gốc tạo ra hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu.
Trong tủy xương, phần mô tại nơi hình thành các tế bào máu gốc đa năng được gọi là mô tủy.
Có hai loại tủy xương: tủy đỏ và tủy vàng. Tủy đỏ là nơi hoạt động tạo máu diễn ra tích cực. Ở trẻ em, tất cả các xương đều chứa tủy đỏ. Tuy nhiên ở người lớn, hoạt động tạo máu chỉ xảy ra chủ yếu tại các xương dẹt, và tủy đỏ ở nhiều xương được thay bằng tủy vàng. Tủy vàng có cấu trúc là mô mỡ và mô liên kết, không còn khả năng tạo máu. Tủy vàng có khả năng quay trở lại thành tủy đỏ trong trường hợp cần thiết.
Ở người lớn, các xương dài có cấu trúc dạng ống, khoảng trống ở giữa được lấp đầy bởi tủy vàng. Thân xương dài cấu tạo bằng các vật liệu cứng; hai đầu xương được cấu tạo bởi các vật liệu xốp (bọt) và tủy đỏ.
Gần đây, các nhà khoa học của Mỹ và Đức đã chế tạo thành công máu nhân tạo từ Tế bào gốc của dây rốn và da người. Và đang tìm phương án để mở rộng phạm vi sản xuất số lượng lớn.
