快速繁殖优良植物株系
组织培养具有时间短、增殖率高和全年生产等优点，比大田生产快得多。加上培养材料和试管苗的小型化，这就可使有限的空间培养出大量个体。例如兰花（Cymbidium）、桉树（Eucalyptus）、杨树、秋海棠等植物，用一个茎尖或一小块叶片为基数，经过组织培养，一年内可以增殖到10000～100000株，繁殖速度如此快，说明组织培养对于短期内需要大量繁殖的植物，如引入的优良品种、优良单株、育种过程中优良子代的扩大等，特别有用，而且对一些难以繁殖或繁殖很慢的名贵花卉、果木及稀有植物，同样具有重要意义。
培育作物新品种
用组织培养方法培育作物新品种，已经取得了多方面的成就。例如利用组织培养解决杂交育种中的种胚败育问题，获得了杂种子代，使远缘杂交得以成功；用花药培养和对未传粉的子房进行离体培养，获得了单倍体植株，从而开辟了单倍体育种的途径；通过胚乳离体培养，获得了三倍体植株，为改良农、林、果树和蔬菜的三倍体育种提供了新的方法；此外还有利用原生质体培养及体细胞杂交进行天然突变系的筛选、外源遗传物质的导入等等。
获得无病植株
作物的病毒病害，是当前农业生产上的严重问题。尤其是营养繁殖的作物，病毒可以经繁殖用的营养器官传至下一代，以致随着作物繁殖代数的积累，病毒不仅绵延不绝，还会日益增多。其结果能使作物退化减产，甚至导致某些品种绝灭。
根据病毒在植物体内分布并不均匀的特点，用生长点进行组织培养，结合病毒鉴定，可以得到无病毒植株。这就可以使植株复壮，并能增加产量。在这方面，马铃薯（Solanum tuberosumL.）、水仙（Narcissus tazatia L. var. chinensis Roem）、苹果、梨（Pyrus）和花椰菜（Brassica oleracea var.bo-trytis L.）等作物，都取得了明显效果。
保存和运输种质
由于有了组织培养方法，就无需再用一代代保存种子的方法去保存种质资源，而可以将植物器官、组织甚至细胞，在低温或超低温条件下进行长期保存。将来一旦需要，就可用组织培养方法迅速进行繁殖。这样不但大大减少了一代代保存材料所浪费的人力、物力和时间，而且也减少了在保存过程中因管理不善及病虫侵害所造成的损失。另外，由于用很小的空间保存了大量的种质资源，运输时也很方便。