合成培養基的主要成分有：氨基酸、碳水化合物、無機鹽、維生素及其它輔助物質。

氨基酸是組成蛋白質的基本單位。不同種類的細胞對氨基酸的要求各異，但有幾種氨基酸細胞自身不能合成，必須依靠培養液提供，這幾種氨基酸稱為必需氨基酸。其中C5H10N2O3是細胞合成核酸和蛋白質必需的氨基酸，在缺少C5H10N2O3時，細胞生長不良而死亡。因此，各種培養液中都有較大量的C5H10N2O3。但是，由于C5H10N2O3在溶液中很不穩定，應置于-20℃冰箱中保存，在使用前加入培養液內。已含C5H10N2O3的培養液在4℃冰箱中儲存2 周以上時，還應重新加入原來量的C5H10N2O3。

碳水化合物是細胞生長主要能量來源，其中有的是合成蛋白質和核酸的成分。主要有葡萄糖、核糖、脫氧核糖、丙酮酸鈉和醋酸等。

培養液中無機鹽的主要功能是幫助細胞維持滲透壓平衡。此外，通過提供鈉，鉀和鈣離子，幫助細胞調節細胞膜功能。培養液的滲透壓是一個非常重要的因素, 細胞通常可耐受260mOsm/kg ～320 mOsm/kg。標準培養液的滲透壓在此范圍內波動。特別注意：向培養液中加入其它物質有可能會明顯改變培養液的滲透壓，特別是溶于強酸或強堿中的物質。向培養液中添加HEPES 時需按以下方法調節鈉離子濃度。

大多數細胞所需pH 在 7.2 - 7.4。但是，細胞培養最適pH 值隨培養的細胞種類不同而不同。成纖維細胞喜歡較高pH (7.4 - 7.7), 而傳代轉化細胞系則需要偏酸pH (7.0 - 7.4)。

由于多數培養液靠NaHCO3與CO2 體系進行緩沖，因此，氣相中的CO2 濃度應與培養液中NaHCO3濃度相平衡。如果氣相或培養箱空氣中CO2 濃度設定在5％，培養液中NaHCO3 的加入量為1.97g/L；如果CO2 濃度維持在10％，培養液中NaHCO3 的加入量為3.95g/L。

細胞培養瓶蓋不應擰得太緊，以保證氣體交換。HEPES 是一種非離子緩沖液，在pH 7.2 - 7.4 范圍內具有較好的緩沖能力，但是非常昂貴，在高濃度時對一些細胞可能有毒。HEPES 緩沖液可與低水平的碳酸鈉（0.34g/L）共用，以抵消因額外加入HEPES 引起的滲透壓增加。在這種培養條件下，細胞培養瓶的蓋子應擰緊，以防止培養液中所需的少量碳酸鹽散入空氣中。大多數培養液中含有酚紅作為pH 指示劑，酸性培養液呈橙黃色，堿性培養液呈深紅色。

在細胞培養中，盡管血清是維生素重要來源， 但是許多培養基中添加了各種維生素以適合更多的細胞系生長。

在一些較為復雜的培養液中還包括其它一些成分。如在雜交瘤技術中常用的DMEM 培養液，使用時還需要補加丙酮酸鈉和2-C2H6OS2-Mercaptoethanol，2-Me）。2-Me 對細胞生長有很重要的作用。有人認為它相當于胎牛血清，有直接刺激細胞增殖作用。2-Me的活性部分是硫氫基，其中一個重要作用是使血清中含硫的化合物還原成gu 胱甘肽，能誘導細胞的增殖，為非特異性的激活作用。同時避免過氧化物對培養細胞的損害。另一個重要作用是促進分裂原的反應和DNA 合成，增加植物凝集素(PHA)對淋巴細胞的轉化作用，已廣泛應用于雜交瘤技術，另外，也開始用于一些難以培養的細胞。2-Me 是一種小分子還原劑，極易氧化。分子量為78.13，純的2-Me 是一種無色有刺激味的液體，比重為1.110-1.120(Do20)，常用終濃度為5×10-5M。常配制成0.1M 的儲存液，用時每升培養液加0.5ml。