Als Wirtszelle wird eine lebende Zelle bezeichnet, die von einem Virus, einem intrazellulären Bakterium oder einem intrazellulären Parasiten infiziert werden kann. Viren sind vollständig auf Wirtszellen angewiesen, da sie keinen eigenen Stoffwechsel besitzen und jenen der Wirtszelle zur Realisierung ihres genetischen Materials und der Replikation verwenden. Bei anderen intrazellulären Erregern kann neben der Vermehrung auch der Schutz vor dem Immunsystem des Wirtsorganismus oder (bei Infektion beweglicher Wirtszellen wie Makrophagen u. a.) die Verbreitung der Erreger im Wirtsorganismus eine Rolle bei der Infektion spielen.
In der Gentechnik werden Zellen, in die Plasmide oder allgemein Fremd-DNAs eingeschleust und dort repliziert werden bzw. auch bestimmte Proteine herstellen, ebenfalls als Wirtszellen bezeichnet.