细胞培养应用于疾病治疗是生物医学的一大进步，在传统的治疗方法束手无策时，细胞培养治疗的介入使疾病得到改善甚至治愈。这种疗法被称为体细胞治疗，它是指应用人体自体、异体或异种（非人体）的体细胞，经体外操作后回输（或植入）到人体的疗法。传统的全血输注、成分输血、自体和异基因骨髓移植、脐血移植等均属于体细胞治疗的范围。这些方法在应用过程中，涉及细胞的采集、保存和运输等细胞培养技术。

体细胞治疗的类型可以分为三类：①细胞的输入和植入，旨在体内释放某些因子，如酶、细胞因子、凝血因子等。②输入激活的淋巴细胞，如淋巴因子激活的杀伤细胞（LAK）或肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)，以及其他能杀伤肿瘤的细胞。③植入经过体外操作的细胞群，如肝细胞、肌细胞、干细胞、胰岛细胞等，以求其在体内发挥复合生物活性作用。干细胞的研究与应用被美国Science杂志评为1999年世界十大科技成果之一，相关的研究还获得了2012年诺贝尔奖。取自人胚胎或骨髓的干细胞可用于培育不同的人体细胞、组织或器官，这有望成为移植器官的新来源。组织器官移植有可能成为21世纪人类攻克某些重大疾患（如心脑疾病、血液系统疾病等）的根本措施。