干細胞三維培養的優點主要包括以下幾點：

更好地模擬細胞在體內的生長環境：三維培養能夠更緊密地模仿復雜的細胞組織間相互作用以及在體內的微環境，為細胞生長、分化提供了一個合適的微環境，并有在體外創造組織樣結構的能力。

三維培養的干細胞呈現高核質比，而且分化能力也顯著增強，趨化因子表達增加：這表明三維培養能夠促進干細胞的活性和功能。

適合于干細胞的定向分化：通過模擬天然微環境中發現的胞外基質、維度和空間梯度進行細胞三維培養，不僅有助于擴大和功能的改進，而且適合于干細胞的定向分化。

增強MSCs干性：相關研究表明二維（傳統）干細胞培養不能復制真實的體內微環境，導致干細胞在長期培養過程中干性下降；而采用三維培養可導致部分MSCs干性強于二維培養。

易于規模化生產培養：三維培養模式多采用微球載體作為支架，結構的組裝通過使用支架來實現，支架是一種微組織細胞支架，價格低廉，操作簡單。

結合配套的生物反應器，在一定程度上更容易地控制和監測生長細胞的微環境參數（溫度、通氣策略、pH和DO變化等）：同時借助在線活細胞監測計數，減少取樣繁瑣和染菌風險，提高細胞產能和保證細胞質量。

三維培養細胞增殖速度相對于二維培養可能更快或更慢，此增殖速度更接近體內細胞的增殖速度。

三維培養能夠更好的模擬體內細胞形態學和生理學：三維培養的細胞對藥物及理化刺激的反應會更接近于體內生理狀態下的細胞，能夠獨立評估微環境的不同特征來調節組織器官發生和疾病等。

三維細胞培養有助于我們對復雜的生物機制進行研究：比如成骨細胞如何誘導為骨細胞，且這一研究過程是可重復的。

在需要進行大批量細胞培養時，三維培養干細胞在空間、人工、試劑耗材與時間上的成本要遠低于二維培養。