Primärzellen sind Zellen, die direkt aus einem lebenden Gewebe oder Organ isoliert wurden. Es handelt sich um differenzierte Zellen, die den physiologischen Zustand der Zellen in vivo nachahmen und unter optimalen Bedingungen für eine kurze Zeit ihre in vivo-Funktionen aufrechterhalten sollen. Zellen, die isoliert und in vitro kultiviert werden können, durchlaufen eine begrenzte Anzahl von Zellteilungen, bevor sie in die Seneszenz eintreten. Diese begrenzte Lebensdauer ist eine der größten Einschränkungen bei der Verwendung von Primärzellen. Mit Ausnahme von Stamm- und Progenitorzellpopulationen handelt es sich bei den meisten Primärzellen um terminal differenzierte Zellen eines sehr spezifischen Typs mit hoher Funktion.

Primärzellmodelle sind gut etabliert, relativ einfach und kostengünstig zu verwenden und bieten mehrere wichtige Vorteile gegenüber der Verwendung von Gewebeschnitten. Der Hauptvorteil dieses Modells besteht darin, dass Primärzellen Funktionen und Phänotypen beibehalten, die denen von Geweben/Organen in vivo nahekommen, und die Wirkung von Arzneimitteln/Toxinen auf isolierte Primärzellen auf zellulärer Ebene untersucht werden kann.