As células primárias são células retiradas diretamente de um tecido ou órgão e cultivadas in vitro durante um curto período de tempo. Ao contrário das células imortalizadas, não proliferam indefinidamente em cultura e são mais representativas do estado fisiológico in vivo. São sensíveis ao seu ambiente e podem ser mais difíceis de manter em cultura devido ao seu fenómeno de senescência, o que significa que têm um número limitado de passagens. São também mais difíceis de transfectar, ou seja, de introduzir ácidos nucleicos estranhos nas suas células. As células primárias podem ser utilizadas para estudar os mecanismos celulares e moleculares envolvidos em vários processos biológicos e são frequentemente utilizadas como modelos in vitro para compreender melhor o funcionamento das células in vivo. Incluem uma grande variedade de tipos de células, como neurónios, células estaminais, células endoteliais, células imunitárias e fibroblastos, e são essenciais para muitos estudos de investigação em biologia celular e molecular. As células primárias são diferentes das linhas celulares, que são populações homogéneas de células estáveis após mitoses sucessivas e que, teoricamente, têm uma capacidade ilimitada de se dividirem.