Hodowle in vitro pozwalają na obserwowanie procesów czy zjawisk zachodzących w komórkach i tkankach poza żywym organizmem. W medycynie i farmacji znalazły zastosowanie do analizy wchłaniania leków przez błony biologiczne oraz oszacowania ich toksyczności czy produkcji szczepionek. Hodowle in vitro mają również znaczenie w transplantologii do uzyskiwania sztucznych tkanek i narządów. W biotechnologii są wykorzystywane do rozmnażania wegetatywnego roślin oraz transgenicznego pozyskiwania roślin odpornych np. na działanie szkodników czy złych warunków pogodowych.
Komórki umieszczone na pożywce bardzo szybko się dzielą, tworząc hodowlę pierwotną. Po zróżnicowaniu się komórek dokonuje się pasażu i powstaje linia komórkowa.