天然培养基也称复合培养基，是含有化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物。天然培养基主要取自动物体液或从动物组织分离提取。其优点是营养成分丰富，培养效果良好，缺点是成分复杂，来源受限。天然培养基/液的种类很多，包括生物性液体（如血清）；组织浸液（如胚胎浸液）；凝固剂（如血浆）等。 天然培养基的特点及存在的问题：组织培养技术建立的早期，体外培养细胞都是利用天然培养基，如蛋白水解物、血清等。其优点是含有丰富的营养物质及各种细胞生长因子、激素类物质，渗透压、pH等也与体内环境相似，缺点是其为成分不明确的混合物，受其来源及法规等问题的限制，制作过程复杂，批次间差异大，并逐渐被合成培养基所取代。实际工作中往往将天然培养基与人工合成培养基结合使用。目前常见有水解乳蛋白和新生牛血清。

合成培养基是通过顺序加入准确称量的高纯度化学试剂与蒸馏水配制而成的，其所含的成分（包括微量元素在内）以及他们的量都是确切可知的。合成培养基一般用于实验室中进行的营养、代谢、遗传、鉴定和生物测定等定量要求较高的研究。