Primärzellen sind Zellen, die direkt aus lebendem Gewebe oder Organ isoliert wurden. Sie sind differenzierte Zellen, die den physiologischen Zustand der Zellen in vivo nachahmen und unter optimalen Bedingungen für eine kurze Zeitspanne ihre in-vivo-Funktionen beibehalten 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 sind die meisten Primärzellen terminal differenzierte Zellen eines sehr spezifischen Typs und eines hohen Funktionsniveaus.

Primärzellmodelle sind gut etabliert, relativ einfach und kostengünstig zu verwenden und bieten mehrere Schlüsselvorteile gegenüber der Verwendung von Gewebeschnitten. Der Hauptvorteil dieses Modells ist, dass Primärzellen Funktionen und Phänotypen beibehalten, die denen der Gewebe/Organe in vivo nahekommen, und der Effekt von Arzneimitteln/Giften auf isolierten Primärzellen auf zellulärer Ebene untersucht werden kann.