●提供基本营养物质：氨基酸、维生素、无机物、脂类物质、核酸衍生物等，是细胞生长必须的物质。

●提供激素和各种生长因子：胰岛素、肾上腺皮质激素（氢化可的松、地塞米松）、类固醇激素（雌二醇、睾酮、孕酮）等。生长因子如成纤维细胞生长因子、表皮生长因子、血小板生长因子等。

●提供结合蛋白：结合蛋白作用是携带重要的低分子量物质，如白蛋白携带维生素、脂肪、以及激素等，转铁蛋白携带铁。结合蛋白在细胞代谢过程中起重要作用。

●提供促接触和伸展因子使细胞贴壁免受机械损伤。

●对培养中的细胞起到某些保护作用：有一些细胞，如内皮细胞、骨髓样细胞可以释放蛋白酶，血清中含有抗蛋白酶成分，起到中和作用。这种作用是偶然发现的，则有目的的使用血清来终止胰蛋白酶的消化作用。因为胰蛋白酶已经被广泛用于贴壁细胞的消化传代。血清蛋白形成了血清的粘度，可以保护细胞免受机械损伤，特别是在悬浮培养搅拌时，粘度起到重要作用。血清还含有一些微量元素和离子，他们在代谢解毒中起重要作用，如SeO3,硒等

血清在动物细胞培养中起着多方面的作用：
①提供细胞生存和增殖所必需的生长调节因子。
②补充基础培养基中没有或量不足的营养成分。
③含有一些可供贴壁细胞型细胞贴壁生长的基质成分。
④提供载体蛋白，可结合维生素、脂质、金属离子等。
⑤在一些情况下，中和毒性物质保护细胞不受伤害。
⑥给培养液提供良好的缓冲系统。
⑦提供蛋白酶抑制剂，保护细胞免受死细胞释放的蛋白酶的伤害。
但是血清也存在一些弊端，比如存在不少有害成分（补体、免疫球蛋白和一些生长抑制因子等）；血清成分不明确，影响对结果的分析；不同动物、不同批次的血清成分和活性有很大不同，使得培养结果不稳定。
尽管如此，血清仍然是培养液中最基本的添加物，尤其是在原代培养或细胞生长状态不良时，常常会先使用有血清的培养液进行培养，待细胞生长旺盛后再换成无血清培养液。
血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等，其中蛋白质主要为白蛋白和球蛋白。氨基酸有多种，是细胞合成蛋白质的基本成分，其中有些氨基酸动物细胞本身不能合成（称为必需氨基酸），必须由培养液提供。血清激素有胰岛素、生长激素等及多种生长因子（如表皮生长因子、成纤维细胞生长因子、类胰岛素生长因子等）；血清还含有多种未知的促细胞生长因子、促贴附因子及其他活性物质，能促进细胞的生长、增殖和贴附。因此，细胞培养时，要保证细胞能够顺利生长和增殖，一般需添加10%～20%的血清，动物血清还可起到酸碱度缓冲液的作用。