Primaire cellen zijn cellen die rechtstreeks uit een weefsel of orgaan worden genomen en gedurende een korte periode in vitro worden gekweekt. In tegenstelling tot geïmmortaliseerde cellen vermenigvuldigen ze zich niet onbeperkt in kweek en zijn ze representatiever voor de fysiologische toestand in vivo. Ze zijn gevoelig voor hun omgeving en kunnen moeilijker in cultuur te houden zijn door hun senescentiefenomeen, wat betekent dat ze een beperkt aantal passages hebben. Ze zijn ook moeilijker te transfecteren, d.w.z. om vreemde nucleïnezuren in hun cellen te introduceren. Primaire cellen kunnen gebruikt worden om de cellulaire en moleculaire mechanismen te bestuderen die betrokken zijn bij verschillende biologische processen en worden vaak gebruikt als in vitro modellen om beter te begrijpen hoe cellen in vivo functioneren. Ze omvatten een grote verscheidenheid aan celtypen, zoals neuronen, stamcellen, endotheelcellen, immuuncellen en fibroblasten, en zijn essentieel voor veel onderzoeken in de cel- en moleculaire biologie. Primaire cellen verschillen van cellijnen, die homogene populaties cellen zijn die stabiel zijn na opeenvolgende mitoses en theoretisch een onbeperkte capaciteit hebben om zich te delen.