Buněčná proliferace je proces, při kterém buňka roste a dělí se za vzniku dvou dceřiných buněk. Buněčná proliferace vede k exponenciálnímu nárůstu počtu buněk, a je tedy rychlým mechanismem růstu tkání. Buněčná proliferace vyžaduje, aby růst i dělení buněk probíhaly současně, takže průměrná velikost buněk v populaci zůstává konstantní. Buněčné dělení může probíhat bez buněčného růstu, čímž vzniká mnoho postupně se zmenšujících buněk (jako při štěpení zygoty, zatímco buněčný růst může probíhat bez buněčného dělení, čímž vzniká jediná větší buňka (jako při růstu neuronů). Buněčná proliferace tedy není synonymem buněčného růstu ani buněčného dělení, přestože se tyto pojmy někdy používají zaměnitelně.
Kmenové buňky procházejí buněčnou proliferací, aby produkovaly proliferující „tranzitně amplifikující“ dceřiné buňky, které se později diferencují a vytvářejí tkáně během normálního vývoje a růstu tkání, při regeneraci tkání po poškození nebo při rakovině.
Celkový počet buněk v populaci je určen rychlostí buněčné proliferace minus rychlostí buněčné smrti.
Velikost buněk závisí jak na buněčném růstu, tak na buněčném dělení, přičemž neúměrné zvýšení rychlosti buněčného růstu vede k produkci větších buněk a neúměrné zvýšení rychlosti buněčného dělení vede k produkci mnoha menších buněk. Buněčná proliferace obvykle zahrnuje vyváženou rychlost růstu a dělení buněk, která udržuje přibližně konstantní velikost buněk v exponenciálně se množící populaci buněk. K buněčné proliferaci dochází kombinací buněčného růstu s pravidelnými buněčnými cykly „G1-S-M-G2“ za vzniku mnoha diploidních buněčných potomků.
U jednobuněčných organismů je buněčná proliferace do značné míry závislá na dostupnosti živin v prostředí (nebo laboratorním růstovém médiu).
U mnohobuněčných organismů je proces buněčné proliferace přísně řízen genovými regulačními sítěmi zakódovanými v genomu a prováděnými především transkripčními faktory včetně těch, které jsou regulovány signálními transdukčními drahami vyvolanými růstovými faktory během komunikace mezi buňkami ve vývoji. Kromě toho může příjem živin u zvířat indukovat cirkulující hormony rodiny inzulín/IGF-1, které jsou rovněž považovány za růstové faktory a které fungují tak, že podporují buněčnou proliferaci v buňkách celého těla, které jsou toho schopny.
Nekontrolovaná buněčná proliferace, která vede ke zvýšené rychlosti množení nebo k neschopnosti buněk zastavit svou proliferaci v normálním čase, je příčinou rakoviny.