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, unterliegen einer begrenzten Anzahl von Zellteilungen, bevor sie in die Seneszenz eintreten. Diese begrenzte Lebensdauer ist eine der Hauptgrenzen 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 hohem Funktionsniveau.

Primärzellmodelle sind gut etabliert, relativ einfach und kostengünstig zu verwenden und bieten mehrere wichtige Vorteile im Vergleich zur Verwendung von Gewebeschnitten. Der Hauptvorteil dieses Modells ist, dass Primärzellen Funktionen und Phänotypen beibehalten, die denen der Gewebe/Organe in vivo ähnlich sind, und die Wirkung von Medikamenten/Toxinen kann auf isolierte Primärzellen auf zellulärer Ebene untersucht werden.