Le cellule primarie sono cellule prelevate direttamente da un tessuto o da un organo e coltivate in vitro per un breve periodo di tempo. A differenza delle cellule immortalizzate, non proliferano indefinitamente in coltura e sono più rappresentative dello stato fisiologico in vivo. Sono sensibili all'ambiente e possono essere più difficili da mantenere in coltura a causa del fenomeno della senescenza, il che significa che hanno un numero limitato di passaggi. Sono anche più difficili da trasfettare, cioè da introdurre acidi nucleici estranei nelle loro cellule. Le cellule primarie possono essere utilizzate per studiare i meccanismi cellulari e molecolari coinvolti in vari processi biologici e sono spesso utilizzate come modelli in vitro per comprendere meglio il funzionamento delle cellule in vivo. Comprendono un'ampia varietà di tipi di cellule, come neuroni, cellule staminali, cellule endoteliali, cellule immunitarie e fibroblasti, e sono essenziali per molti studi di ricerca in biologia cellulare e molecolare. Le cellule primarie sono diverse dalle linee cellulari, che sono popolazioni omogenee di cellule stabili dopo mitosi successive e teoricamente hanno una capacità illimitata di dividersi.