Primaire cellen zijn cellen die direct uit levend weefsel of een orgaan zijn geïsoleerd. Het zijn gedifferentieerde cellen die de fysiologische toestand van cellen in vivo nabootsen en wordt verwacht dat ze hun in vivo-functies onder optimale omstandigheden voor een korte periode behouden. Cellen die geïsoleerd en in vitro gekweekt kunnen worden, ondergaan een beperkt aantal celverdelingen voordat ze in senescentie komen. Deze beperkte levensduur is een van de belangrijkste beperkingen van het gebruik van primaire cellen. Met uitzondering van stam- en voorlopercellen, zijn de meeste primaire cellen terminal gedifferentieerde cellen van een zeer specifiek type en hoog functieniveau.

Primaire celmodellen zijn goed vastgesteld, relatief gemakkelijk en goedkoop in gebruik, en bieden verschillende belangrijke voordelen 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 het effect van geneesmiddelen/toxinen kan op geïsoleerde primaire cellen op cellulair niveau worden bestudeerd.