多数原代培养的脊椎动物细胞，在体外经过有限次数的传代培养之后就会死亡。来源于人和动物正常组织的细胞，在体外传代次数一般不超过50代。例如，从胎儿中分离到的成纤维细胞可传50代，来源于成人肺组织的成纤维细胞只能传20余代。通常来源于恶性肿瘤组织的细胞能够在体外无限繁殖、传代，称为细胞系(cell line)。例如来源于宫颈癌组织的HeLa细胞系，于1951年建立，至今仍在世界各地的实验室应用，成为“永生”细胞。正常组织培养的细胞在某些特殊条件下，如放射线照射、化学致癌物处理或癌基因转染等，也能形成“不死”的变异细胞，成为具有肿瘤细胞系性质的细胞。

在细胞建系过程中，无论是自肿瘤组织中分离的细胞，还是正常组织细胞经特殊诱导后产生的“不死”细胞，均需对其生物学特性加以鉴定。还可以用细胞克隆化(cloning)的方法进一步改善细胞系的均一性，即分离出单个细胞使之增殖形成细胞群(colony)。由此产生的细胞群称为细胞株(cell strain)，它来源于一个克隆(clone), 是个具有相同性质或特征的培养细胞群体。

迄今世界上所建立的各种能连续传代的细胞系和细胞株达5000余种。许多国家的研究机构均设有细胞库，随时可以供研究者使用。