Les cellules primaires sont des cellules prélevées directement d'un tissu ou d'un organe et mises en culture in vitro pour une courte période de temps. Contrairement aux cellules immortalisées, elles ne prolifèrent pas indéfiniment en culture et sont plus représentatives de l'état physiologique in vivo. Elles sont sensibles à leur environnement et peuvent être plus difficiles à maintenir en culture en raison de leur phénomène de sénescence, qui signifie qu'elles ont un nombre de passages limités. Elles sont également plus difficiles à transfecter, c'est-à-dire à introduire des acides nucléiques étrangers dans leurs cellules. Les cellules primaires peuvent être utilisées pour étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans divers processus biologiques et sont souvent utilisées comme modèle in vitro pour mieux comprendre le fonctionnement des cellules in vivo. Elles comprennent une grande diversité de types cellulaires, tels que les neurones, les cellules souches, les cellules endothéliales, les cellules immunitaires et les fibroblastes, et sont essentielles pour de nombreuses études de recherche en biologie cellulaire et moléculaire. Les cellules primaires sont différentes des lignées cellulaires, qui sont des populations homogènes de cellules stables après des mitoses successives et ayant en théorie une capacité illimitée de division.