細胞培養是細胞在受控條件下（通常在其自然環境之外）生長的過程。感興趣的細胞已被后從活組織中分離出來，他們隨后可以嚴格控制的條件下維持。這些條件因每種細胞類型而異，但通常由合適的容器組成，該容器帶有底物或培養基，可提供必需的營養素（氨基酸、碳水化合物、維生素、礦物質）、生長因子、激素和氣體，并調節理化環境（pH緩沖液、滲透壓、溫度）。大多數細胞需要表面或人工底物（貼壁或單層培養），而其他細胞則可以自由漂浮在培養基中（懸浮培養）生長。大多數細胞的壽命是由遺傳決定的，但是一些細胞培養細胞已經“轉化”為永生細胞，如果提供了最佳條件，它們將無限期繁殖。

實際上，術語“細胞培養”現在是指來源于多細胞真核生物的細胞，特別是動物細胞的培養，與其他也能生長細胞的培養類型相反，例如植物組織培養、真菌培養和微生物培養。細胞培養的歷史發展和方法與組織培養和器官培養有著密切的聯系。病毒培養也與病毒相關，以細胞為宿主。

動物細胞系的大規模培養是生產病毒疫苗和其他生物技術產品的基礎。人干細胞的培養用于擴大細胞數量，并將細胞分化為各種體細胞類型以進行移植。干細胞培養還用于收獲干細胞釋放的分子和外來體，以達到治療發展的目的。

通過重組DNA（rDNA）技術在動物細胞培養中產生的生物產品包括酶、合成激素、免疫生物學（單克隆抗體、白介素、淋巴因子）和抗癌劑。盡管可以在細菌培養物中使用rDNA產生許多更簡單的蛋白質，但是目前必須在動物細胞中制備糖基化（碳水化合物修飾）的更復雜的蛋白質。這種復合蛋白的重要例子是促紅細胞生成素激素。生長哺乳動物細胞培養物的成本很高，因此正在進行研究以在昆蟲細胞或高等植物中產生這種復雜的蛋白質，使用單個胚胎細胞和體細胞胚作為通過粒子轟擊，轉運基因表達和共聚焦顯微鏡觀察是其應用之一。它還提供了確認體細胞胚的單細胞起源和xxx次細胞分裂的不對稱性，從而啟動了這一過程。

細胞培養也是細胞農業的一項關鍵技術，其目的是提供新產品和新方法，利用細胞和微生物來生產現有農產品，例如牛奶、肉、香料和犀牛角。因此，它被認為是實現無動物農業的一種手段。它也是教授細胞生物學的主要工具。

研究在組織工程、干細胞和分子生物學主要涉及在平坦的塑料皿的細胞培養物。這項技術被稱為二維（2D）細胞培養，最早是由威廉·魯克斯（Wilhelm Roux）發明的，他在1885年去除了一部分雛雞的髓質板，并將其在溫暖的鹽水中在平板玻璃上放置數天。盤子。隨著聚合物技術的發展，出現了當今用于2D細胞培養的標準塑料培養皿，通常稱為皮氏培養皿。德國細菌學家朱利葉斯·理查德·皮特里（Julius Richard Petri）在擔任該實驗室的助手時通常被認為是這項發明羅伯特·科赫（Robert Koch）。如今，各種研究人員還利用培養實驗室用燒瓶、錐形瓶，甚至是一次性袋子（如一次性生物反應器中使用的袋子）進行培養。

除了培養皿外，科學家一直在使生物來源的基質（例如膠原蛋白或纖維蛋白）中的細胞生長，并且最近在合成水凝膠（例如聚丙烯酰胺或PEG）上生長細胞。他們這樣做是為了引起在常規剛性底物上不表達的表型。有在控制日益增長的興趣矩陣剛度，已經導致發現在諸如一個概念：

• 干細胞自我更新
• 沿襲規范
• 癌細胞表型
• 纖維化
• 肝細胞功能
• 機械感測

三個維度的細胞培養被譽為“生物學的新維度”。目前，細胞培養的實踐仍然基于二維中單個或多個細胞結構的變化組合。目前，在包括藥物發現、癌癥生物學、再生醫學、納米材料評估和基礎生命科學研究在內的研究領域中，對3D細胞培養物的使用有所增加。可以使用支架或基質或以無支架的方式培養3D細胞培養物。基于支架的培養物利用無細胞3D基質或液體基質。通常在懸浮液中產生無支架的方法。有多種平臺可用于促進三維細胞結構的生長，包括支架系統，例如水凝膠基質和固體支架，以及無支架系統，例如低粘附力板、納米粒子促進的磁懸浮和懸掛式吊盤。

由于天然細胞外基質（ECM）在細胞的存活、增殖、分化和遷移中很重要，因此，模仿天然ECM結構的不同水凝膠培養基質被視為是類似于細胞培養的體內潛在方法。水凝膠由具有高保水性的相互連接的孔組成，可以有效地運輸營養物質和氣體等物質。來自天然和合成材料的幾種不同類型的水凝膠可用于3D細胞培養，包括動物ECM提取水凝膠、蛋白質水凝膠、肽水凝膠、聚合物水凝膠和木質納米纖維素水凝膠。

所述3D細胞通過磁懸浮培養方法（MLM）是通過使用釹磁驅動誘導具有磁性納米粒子組件在空間上變化的磁場的經處理的細胞，并通過漂浮細胞直至空氣促進細胞與細胞的相互作用生長3D組織的應用/標準培養皿的液體界面。磁性納米顆粒組件由磁性氧化鐵納米顆粒、金納米顆粒和聚合物聚賴氨酸組成。3D細胞培養可擴展，具有將500個細胞培養成數百萬個細胞或從單個培養皿到高通量小體積系統的能力。

細胞培養是組織培養和組織工程的基本組成部分，因為它建立了在體外生長和維持細胞的基礎。人類細胞培養的主要應用是在干細胞工業中，間充質干細胞可以進行培養并冷凍保存以備將來使用。組織工程每年可能為數十萬患者提供低成本醫療方面的顯著改善。

除了培養已建立的永生化細胞系外，還可以在衰老發生之前在有限的一段時間內培養來自多種生物的主要外植體的細胞。培養的原代細胞已廣泛用于研究，如細胞遷移研究中的魚角膜細胞一樣。

植物細胞培養物通常在液體培養基中作為細胞懸浮培養物或在固體培養基中作為愈傷組織培養物生長。未分化植物細胞和愈傷組織的培養需要植物生長激素生長素和細胞分裂素的適當平衡。

源自果蠅的細胞（最顯著的是Schneider 2細胞）可用于可能難以在活蠅或幼蟲上進行的實驗，例如生化研究或使用siRNA的研究。細胞系從粘蟲衍生草地貪夜蛾，包括的Sf9和的Sf21，并從甘藍尺蠖粉紋夜蛾，高Five細胞，通常用于使用表達重組蛋白的桿狀病毒。