当人类寿命达到120岁至150岁之间时，各项身体机能的自我恢复能力达到临界值。在人的一生中，人体自我修复能力随着年龄的增加而开始下降。
随着年龄增长，以及遗传与环境等因素的影响，导致干细胞数量、效力、干性和功能逐渐下降，干细胞的再生潜能受到抑制，无法实现细胞更新，进而造成皮肤、肌肉、大脑和心脏等组织的功能紊乱，加剧衰老和缩短寿命。
以间充质干细胞（MSCs）为例，它能够向损伤区迁移，并自发分化为所需的细胞进行组织再生，而且分泌多种细胞因子和可溶性因子以及激活信号通路，发挥抗炎和免疫调节作用。
干细胞通过动态释放外泌体来促进局部和系统的细胞间通信。外泌体包含miRNA、蛋白质、脂质、转录因子、细胞因子和生长因子等分子。间充质干细胞来源的外泌体miRNA已广泛用于治疗衰老相关疾病。
还有研究发现，衰老的速度实质上是由下丘脑神经干细胞(htNSCs)通过释放外泌体控制的。下丘脑神经干细胞产生多种外泌体miRNA分布于脑脊液中，随着衰老进程，这些miRNA含量下降。重要的是，对中年小鼠局部植入健康的下丘脑神经干细胞外泌体，可以延迟老化和延长寿命
皮肤长期受到紫外线辐射造成过早老化，称为光老化，特征是失去弹性，产生皱纹。研究发现脂肪干细胞条件培养基可以保护人皮肤成纤维细胞免受氧化应激，同时上调TGF-b和I型前胶原蛋白表达，促进胶原合成，增强皮肤弹性，缓解皱纹。
卵巢早衰（POF）或过早卵巢功能不全（POI），也就是过早绝经，是导致女性不育不孕的重要原因之一，特征是低雌激素，高促性腺激素，闭经和绝经前综合征。
激素替代疗法是延缓卵巢衰老的主要治疗方法，然而此疗法会增加患乳腺癌、子宫内膜癌和卵巢癌的风险。如今干细胞疗法已被提出，并在一些临床研究中表现出有效性。
研究人员在阴道超声引导下，通过原位注射的方式将间充质干细胞移植到61例原发性卵巢功能不全患者的卵巢中，随后监测其副作用、生命体征和临床变化。发现所有患者临床行为正常，无严重不良反应及治疗相关并发症；闭经时间较短(<1年)的POI患者在干细胞治疗后更容易获得成熟的卵泡，卵巢条件较好的患者(术前有腔卵泡)通过间充质干细胞注射获得更好的结果。
研究发现间充质干细胞通过促进神经发生、神经分化以及抑制炎症等机制发挥神经保护作用，同时减少β淀粉状斑块沉积和增强神经元突触稳定性，改善认知功能。
研究人员通过给d-半乳糖诱导的衰老小鼠腹腔注入人脐带来源的间充质干细胞，3个月后，老年小鼠海马的树突棘密度、突触后密度和神经发生增加，海马CA1区突触可塑性增强，并且学习和记忆功能得到改善。该研究首次证明脐带间充质干细胞具有调节大脑老化的能力，对认知老化可能具有潜在的治疗作用。