Błona owodniowa znajduje się po wewnętrznej stronie łożyska. Składa się ona z trzech warstw: nabłonka, błony podstawnej i beznaczyniowej warstwy komórek mezenchymalnych. Populacje komórek nabłonkowych oraz mezenchymalnych błony owodniowej wykazują ekspresję markerów komórek macierzystych: Oct4, Nanog, TRA1-60 i TRA1-81 oraz nestyny i Musashi-1 − markerów komórek macierzystych układu nerwowego. Komórki te mają właściwości przejściowe między pluri- i multipotencją. Standardowym postępowaniem w celu określenia pluripotencji izolowanych komórek jest ich hodowla w środowisku sprzyjającym różnicowaniu w kierunku tkanek wywodzących się ze wszystkich listków zarodkowych. Dla komórek mezenchymalnych zalecane przez Mesenchymal and Tissue Stem Cell Committee of the International Society for Cellular Therapy kierunki różnicowania w tkanki kostną, chrzęstną i tłuszczową. Dzięki hodowli komórek nabłonkowych owodni w odpowiednich środowiskach mogą one różnicować w kierunku: komórek nerwowych, hepatocytów, komórek β trzustki oraz kardiomiocytów. Obserwowano też różnicowanie komórek mezenchymalnych owodni w kierunku komórek neuronalnych, śródbłonkowych i kardiomiocytów. Badania z zastosowaniem modeli zwierzęcych, pokazały potencjalną zdolność tych komórek do udziału w regeneracji uszkodzonych narządów. W ciąży błona owodniowa wydziela czynniki, pełniące różnorodne funkcje m.in. czynniki o działaniu odnawiającym nabłonek, czynniki które mają właściwości antyangiogenne i przeciwnowotworowe oraz czynniki immunomodulujące i przeciwzapalne. Błona owodniowa ma także właściwości antywirusowe i bakteriostatyczne. Cechy te powodują, że zarówno błona owodniowa jak i obydwie populacje izolowanych z niej komórek są intensywnie badane z myślą o wykorzystaniu ich w przeszczepach i regeneracji narządów.