單細胞分離法是一種從待分離的材料中直接分離單個細胞進行培養獲得純培養的方法。該法在顯微鏡下操作，對于體積較大的微生物，可以用毛細管提取微生物個體；對較小的細胞或孢子，可以用顯微針、鉤、環等挑取以獲得單細胞；也可將適當稀釋后的樣品制成小液滴，在顯微鏡下選取只含有一個細胞的液滴培養。
毛細管分離法：對于較大的微生物，可采用毛細管提取單個個體，并在大量的滅菌培養基中轉移清洗幾次，除去較小微生物的污染。這項操作可在低倍顯微鏡，如解剖顯微鏡下進行。
顯微操作法：對于個體相對較小的微生物，需采用顯微操作儀，在顯微鏡下進行。目前，市場上有售的顯微操作儀種類很多，一般是通過機械、空氣或油壓傳動裝置來減小手的動作幅度，在顯微鏡下用毛細管或顯微針、鉤、環等挑取單個微生物細胞或孢子以獲得純培養。
小滴分離法：在沒有顯微操作儀時，也可采用一些變通的方法在顯微鏡下進行單細胞分離，例如，將經適當稀釋后的樣品制備成小液滴在顯微鏡下觀察，選取只含一個細胞的液滴進行培養以獲得純培養。細胞分離法對操作技術有比較高的要求，限于高度專業化的科學研究中采用。
單細胞的分離：從異質性的細胞群體中分離單細胞，目前主要有三種選擇：手動分離、熒光激活細胞分選和微流體技術。當然，除了成熟的方法，巧妙的新方法也在不斷涌現，能以更高的準確性和特異性來分離單細胞。
如果你想要的細胞已經處于懸浮狀態（比如循環腫瘤細胞），而且含量相對比較豐富，那么流式分選將是你的理想選擇。如果樣本是實體組織，我們可以用酶分解掉膠原和其他細胞外蛋白。不過，酶學消化對細胞影響較大，甚至可能改變基因轉錄情況。把組織細胞制備成懸液之后，我們就可以通過特異性的熒光標簽分離出自己想要的細胞。進一步拿到單細胞是比較棘手的一步，也許要借助微流體設備。
將細胞分散到懸液中，會失去它們在組織里的位置信息。如果你想了解單細胞所處的環境和它們以前的鄰居，就需要用到激光捕獲顯微切割技術。這種技術通過掃描組織切片來定位感興趣的細胞，并將其提取出來。操作者需要小心，以免切到細胞或細胞核。數量稀少的細胞只能用毛細管等器具手動獲取。
