המקור השלישי הוא עוברים – תאי הגזע עובריים מופקים מהביצית ביום ה-4-5 לאחר ההפריה ולכן איכותם הטובה ביותר מבין מקורות התאים. בשלב זה של ההתפתחות נשאב אחד מבין כשמונה תאים. אלא שלאחר הפקת תאי הגזע מחויבת המתת תא הביצה (העובר) ומכאן ההתנגדות הרבה למקור שנוי במחלוקת זה של תאי גזע במרבית העולם המערבי. מחקרים בתאי גזע כאלה מבוצעים למשל כאשר שני בני הזוג נשאים של מחלה גנטית מסוימת. בהפריה מלאכותית מופרים מספר עוברים, ומתוך הבריאים שבהם מוחזרים עוברים לרחם. יש בני זוג אשר מאשרים שימוש בעוברים הפגומים לצורך חקר המחלה שהם נושאים.