La differenza fondamentale tra la coltura cellulare 2D e 3D è che la coltura cellulare 2D utilizza una superficie piana artificiale, tipicamente una piastra di Petri o una piastra di coltura cellulare mentre la coltura cellulare 3D utilizza un substrato che imita la matrice extracellulare di quel particolare tipo di cellula.
La coltura cellulare è il processo che fa crescere le cellule in condizioni controllate generalmente al di fuori del loro ambiente naturale. Le colture cellulari 2D e 3D sono di due tipi. Entrambi i sistemi di coltura cellulare 2D e 3D sono molto utili nei test in vitro di terapie, farmaci e altri composti biochimicamente attivi e possono essere considerati un'alternativa alla sperimentazione sugli animali. Questi due sistemi di coltura differiscono l'uno dall'altro per la superficie di aderenza cellulare.