Primaire cellen zijn cellen die rechtstreeks uit een levend weefsel of orgaan zijn geïsoleerd. Het zijn gedifferentieerde cellen die de fysiologische staat van cellen in vivo nabootsen en worden verondersteld hun in vivo functies onder optimale omstandigheden gedurende een korte periode te behouden. Cellen die kunnen worden geïsoleerd en in vitro gekweekt, ondergaan een beperkt aantal celdelingen voordat ze in senescentie gaan. Deze beperkte levensduur is een van de belangrijkste beperkingen van het gebruik van primaire cellen. Met uitzondering van stam- en voorlopercellenpopulaties, zijn de meeste primaire cellen terminal gedifferentieerde cellen van een zeer specifiek type met een hoog niveau van functie.

Primaire celmodellen zijn goed gevestigde, relatief eenvoudige en kosteneffectieve modellen die verschillende belangrijke voordelen bieden ten opzichte van het gebruik van weefselsecties. Het belangrijkste voordeel van dit model is dat primaire cellen functies en fenotypen behouden die dicht bij die van weefsels/organen in vivo liggen, en de effecten van geneesmiddelen/toxines kunnen op geïsoleerde primaire cellen op cellulair niveau worden bestudeerd.