生長環境：傳統二維培養是細胞貼壁生長在平面基質（如培養皿）上，環境單一且脫離體內生理狀態；三維培養則通過支架材料或無支架懸浮體系，模擬體內立體微環境，細胞可在三維空間遷移、增殖和相互作用。

細胞形態與功能：二維培養的細胞易出現形態扁平化、極化消失，部分功能基因表達異常；三維培養的細胞更接近體內天然形態，能維持正常的分化表型和生理功能，比如腫瘤細胞的侵襲性、干細胞的分化潛能均可更好體現。

實驗應用價值：二維培養操作簡單、成本低，適合基礎的細胞增殖、毒性篩查等初步實驗；三維培養的實驗結果更貼近體內真實情況，數據參考價值更高，常用于藥物研發、腫瘤模型構建、組織工程等研究場景，但存在操作復雜、成本較高的特點。