Primaire cellen zijn cellen die direct zijn geïsoleerd uit levend weefsel of een orgaan. Ze zijn gedifferentieerde cellen die de fysiologische toestand van cellen in vivo nabootsen en worden geacht hun in vivo-functies onder optimale omstandigheden voor een korte periode te behouden. Cellen die kunnen worden geïsoleerd en in vitro gekweekt, ondergaan een beperkt aantal celdelingen voordat ze in senescentie treden. Deze beperkte levensduur is een van de belangrijkste beperkingen van het gebruik van primaire cellen. Met uitzondering van stam- en progenitorcelpopulaties zijn de meeste primaire cellen terminaal gedifferentieerde cellen van een zeer specifiek type en een hoog niveau van functie.

Primaire celmodellen zijn goed gevestigd, relatief eenvoudig en goedkoop te gebruiken, en bieden verschillende sleutelvoordelen ten opzichte van het gebruik van weefseldoorsneden. Het belangrijkste voordeel van dit model is dat primaire cellen functies en fenotypes behouden die dicht bij die van weefsels/organen in vivo liggen, en het effect van geneesmiddelen/gifstoffen kan worden bestudeerd op geïsoleerde primaire cellen op cellulair niveau.