可以用於基因工程的細胞很多，包括原核微生物、真核微生物、植物、昆蟲及哺乳動物細胞等。最早應用於基因工程、至今仍最廣泛使用的受體細胞是大腸杆菌。枯草杆菌、酵母和黴菌等也已經廣泛用作為基因工程的宿主細胞。
大腸杆菌表達產物常常在細胞內形成不溶性包含體，以不正常的蛋白折疊形式存在，產物無生物活性。需要將包含體溶解和蛋白質複性後才能得到具有生物活性的目標蛋白質。分離提純的流程長、工藝複雜、具有生物活性蛋白質的收率低。
枯草杆菌主要用於分泌型表達，缺點是表達產物容易被枯草杆菌分泌的蛋白酶水解，而且重組質粒在枯草杆菌中的穩定性較差；鏈黴菌培養方便，產物分泌能力強，常用於抗生素抗性基因和生物合成基因表達；通過在質粒上編碼乳糖代謝、檸檬酸吸收、蛋白酶等基因，乳酸菌可用於食品工程；假單胞菌用於構建環境保護所需的具有多種降解能力的工程菌；棒狀杆菌主要用於氨基酸基因工程；啤酒酵母安全、不致病、不產生內毒素，而且是真核生物，對其肽鏈糖基化係統改造後，已廣泛用於真核生物基因的表達。
昆蟲細胞既能表達原核基因，又可表達哺乳動物基因，且有較強的分泌能力和修飾能力，但糖基化的寡糖鏈與人類糖蛋白相差較大。由於用於昆蟲細胞表達一般采用杆狀病毒質粒係統，開始表達後會引起細胞死亡，因此蛋白質的修飾往往來不及完成。哺乳動物細胞具有很強的蛋白質合成後的修飾能力並能將表達產物分泌到胞外，可用於表達人類各種糖蛋白，但培養條件苛刻，成本較高，且易汙染。目前常用的動物受體細胞有L細胞，HeLa細胞，猴腎細胞和中國倉鼠細胞（CHO）等。
在選用宿主細胞時應遵循如下原則：①假如目標蛋白質產物需要進行複雜的翻譯後修飾糖基化後才具有生物活性，應該首先考慮選用哺乳動物細胞；如果不需要，則應優先選用原核微生物；若隻要簡單的修飾，可以考慮選擇真核微生物；②若目標產物的應用對象是食品工業，產物的安全性考慮是第一位的，宿主細胞的首選是具有很高安全性的麵包酵母；③除大腸杆菌外，其他宿主細胞表達的蛋白質產物都能夠釋放到細胞外。
雖然大腸杆菌作為宿主細胞有一定的局限性，如較差的蛋白質折疊能力、無法進行翻譯後修飾及產物常常形成包含體、不能釋放到胞外等，由於大腸杆菌的細胞生理及遺傳學背景已經非常清楚，可供使用的質粒和啟動子等品種多、基因操作容易、比較安全、表達水平高及培養成本低等優點，在基因工程中，大腸杆菌仍是使用最廣泛的宿主細胞，特別是研究開發的開始階段，幾乎都利用大腸杆菌作為宿主細胞，即使最終選擇了其他細胞，也將通過構建穿梭質粒，先在大腸杆菌中複製增殖後再轉化到最終的宿主細胞。
顯然，宿主細胞選擇對培養基設計、生物反應器選型、操作方式及產物的分離提純等都有重要影響，應該在保證產物質量的前提下，綜合考慮各種因素後確定。
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