Lão hóa tế bào là hiện tượng tế bào không còn khả năng phân chia. Tuy nhiên, không phải ở tế bào nào cũng có hiện tượng lão hóa. Sinh vật đơn bào phân chia bằng trực phân, nguyên phân không có hiện tượng này. Ở một số loài như bọt biển, san hô và tôm hùm cũng không có lão hóa tế bào (tuy nhiên chúng có thiên địch và bệnh tật, nên vẫn chết, tôm hùm sẽ lớn mãi nếu không có gì "trở ngại", con lớn kỉ lục cũng cỡ 20 kg). Ở các sinh vật mà tế bào lão hóa, những tế bào này sẽ phân chia đến giai đoạn "hậu-nguyên phân" (post-mitosis), khi đó chúng mất khả năng phân chia. Tại sao? Vấn đề còn đang trong giai đoạn nghiên cứu. Tuy nhiên, quan niệm được chấp nhận rộng rãi là sự lão hóa của tế bào có vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn sự phát triển của ung thư. Khi tế bào sinh dưỡng nguyên phân liên tục sẽ có sai sót trong quá trình sao chép DNA, sai sót này tích tụ qua nhiều lần nguyên phân sẽ có nguy cơ biến tế bào thành tế bào ung thư nếu nó không bị lão hóa, ngừng phân chia và cuối cùng là chết đi. Gần đây, telomere (đầu mút của nhiễm sắc thể) được cho là giữ vai trò trong việc giới hạn số lần phân chia của tế bào.