細胞培養(yǎng)基優(yōu)化的傳統(tǒng)方法是在獲知各種細胞培養(yǎng)基成份的濃度范圍后，進行多輪的篩選實驗，每輪篩選一種成分，找到其適合濃度；在下一輪實驗中固定篩選過的物質的適合濃度，再篩選另一種成分；如此循環(huán)直至每一種成分均獲得優(yōu)化。
此種方法的優(yōu)點是每一種培養(yǎng)基成分對細胞的作用均有詳細研究，容易找到其中重要的因素；缺點是耗時耗力，成本高。因為各成分間可能存在交互協(xié)同作用，已經(jīng)優(yōu)化好的成分其適合濃度可能會因其它成分的濃度改變而改變，因此該方法需要多輪反復優(yōu)化才能找到相對合理的配方，并且該方法無法考察成分間的交互作用，而這恰恰是培養(yǎng)基優(yōu)化工作中重要的一點。
細胞培養(yǎng)基配方約有50-100多種營養(yǎng)成分，而且許多成分的濃度是互相影響、互相關聯(lián)的。改變一種成分濃度，有可能要改變另一種成分的濃度。用理性的實驗設計策略來設計和開發(fā)細胞培養(yǎng)基配方，有望較快獲得性能良好的細胞培養(yǎng)基。
近年來，有學者提出了一些無血清細胞培養(yǎng)基理性設計的優(yōu)化方法，主要包括化學計量法、統(tǒng)計學優(yōu)化法、計算機輔助實驗設計的遺傳算法等，結合近年來出現(xiàn)的基因組學、蛋白質組學及細胞代謝流分析優(yōu)化法，使得細胞培養(yǎng)基的優(yōu)化特別是無血清細胞培養(yǎng)基的優(yōu)化取得較快進展。
理性細胞培養(yǎng)基設計方法主要有四種：
一種方法是組分滴定（One factor at a time，OFAT），經(jīng)典的培養(yǎng)基開發(fā)方法，研究一系列單組分濃度（保持其他組分恒定）對細胞培養(yǎng)效果的影響，預測性好，但通量小。
另一種方法是培養(yǎng)基混合（Media blending），通過混合已有配方的細胞培養(yǎng)基產(chǎn)生許多新配方培養(yǎng)基，評估這些混合物的細胞培養(yǎng)情況，容易選出較好的培養(yǎng)基組合，高通量時效果較好，但預測性差。
第三種方法是培養(yǎng)基消耗分析（Spent media analysis），檢測細胞培養(yǎng)過程的營養(yǎng)物質的變化及其代謝情況，計算出哪些營養(yǎng)物質被消耗了，哪些代謝物積累了，預測性好。
第四種方法是高通量篩選（High-throughautomated screening），通常需要自動化設備進行液體配制、多孔板細胞培養(yǎng)和細胞密度/代謝檢測，比如SimCellTM系統(tǒng)，預測性好，通量較高，但設備價格昂貴。
這四種細胞培養(yǎng)基設計方法各有其優(yōu)缺點，實際應用時需揚長避短、綜合使用。
