Hücre kültürünün araştırma, biyo-üretim ve teşhis alanında birçok uygulaması vardır. Hayvan, bitki ve bakteri hücre kültürleri, biyolojik süreçleri ve genetiği incelemek ve aşılar, proteinler, enzimler, antikorlar ve hormonlar dahil olmak üzere biyolojik olarak türetilmiş moleküller üretmek için rutin olarak kullanılır. Örneğin, ilaç keşfi ve geliştirilmesinde, memeli hücre kültürleri, hastalığın araştırılması için modeller sağlar ve hedefin tanımlanmasına ve onaylanmasına izin verir. Ayrıca potansiyel yeni ilaçların etkinliğini ve güvenliğini test etmek için yüksek verimli hücre bazlı tarama testlerinde kullanılırlar. Klinik bir ortamda, hücre kültürü teknikleri genellikle bulaşıcı bir hastalıktan sorumlu organizmayı belirlemek ve onu tedavi etmek için en etkili antimikrobiyal maddeleri belirlemek için kullanılır.