تتميز ظاهرة الشيخوخة الخلوية Cellular senescence بوقف انقسام الخلايا. وجد ليونارد هايفليك وبول مورهيد في تجاربهما خلال أوائل الستينيات أن الأرومات الليفية الجنينية الطبيعية في المنشورات الطبية تصل إلى ما يقرب من 50 خليةً مضاعفة قبل أن تصبح في حالة الشيخوخة. تُعرف هذه العملية باسم الشيخوخة التكرارية، أو حد هايفليك. مهد اكتشاف هايفليك للخلايا المميتة الطريق لاكتشاف وفهم المسارات الجزيئية لشيخوخة الخلايا. يمكن أن تبدأ الشيخوخة الخلوية من خلال مجموعة متنوعة من العوامل المسببة للتوتر. تشمل عوامل الإجهاد هذه الأحداث الضارة البيئية والداخلية، والنمو الخلوي غير الطبيعي، والإجهاد التأكسدي، وعوامل الالتهام الذاتي، من بين أشياء أخرى كثيرة.
تُعزى الأهمية الفزيولوجية لشيخوخة الخلايا إلى الوقاية من التسرطن، وتطور الشيخوخة، والنمو، وإصلاح الأنسجة. تساهم الخلايا الشائخة في النمط الظاهري للشيخوخة، بما في ذلك متلازمة الضعف، وضمور العضلات، والأمراض المرتبطة بالشيخوخة. تساهم الخلايا النجمية الشائخة والخلايا الدبقية الصغيرة في التنكس العصبي.