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.
Komórki umieszczone na pożywce bardzo szybko się dzielą, tworząc hodowlę pierwotną. Po zróżnicowaniu się komórek dokonuje się pasażu i powstaje linia komórkowa.