الخلية الاصطناعية أو الخلية الصغيرة جسيم معدّل هندسيًا يحاكي واحدة أو عدة وظائف للخلية البيولوجية. لا يشير المصطلح إلى كيانٍ مادي معين، بل يشير إلى فكرة أن وظائف أو تراكيب معينة للخلايا البيولوجية يمكن استبدالها أو تعويضها بكيان اصطناعي. غالباً، تكون الخلايا الاصطناعية عبارة عن أغشية بيولوجية أو بوليمرية تحيط بمواد نشطة بيولوجياً. لذا، صنفت الجسيمات النانوية، الجسيمات الشحمية، الجسيمات الشحمية البوليمرية، الكبسولات الدقيقة وعدد من الجسيمات الأخرى كخلايا اصطناعية. يسمح التغليف الدقيق بالتمثيل الغذائي داخل الغشاء وبتبادل الجزيئات الصغيرة ومنع مرور المواد الكبيرة عبره. تشمل المزايا الرئيسية للتغليف تحسين التكيف داخل الجسم وزيادة الذوبانية للمحتويات الداخلية وانخفاض الاستجابة المناعية. بشكل ملحوظ، أظهرت الخلايا الاصطناعية نجاحاً عملياً في الإرواء الدموي.
في مجال البيولوجيا التركيبية، عرفت الخلية الاصطناعية «الحية» بأنها خلية مبتكرة بالكامل يمكنها التقاط الطاقة والحفاظ على تدرجات الأيونات، تحتوي على جزيئات كبيرة إضافةً لتخزين المعلومات والقدرة على التطور. ليست خلية كهذه مجدية تقنياً بعد، لكن أنشئ نوع مختلف من الخلايا الاصطناعية من خلال إدخال جينوم صناعي بالكامل في خلية مضيفة خالية جينومياً. ومع أنه ليس مصطنعاً بالكامل لأن المكونات السايتوبلازمية وكذا الغشاء يحتفَظ بها من الخلية المضيفة، فإن الخلية المهندسة تخضع لسيطرة الجينوم الاصطناعي ويمكنها التكاثر.