细胞区室（英语：cellular compartment，亦称为细胞腔隙）是细胞生物学中使用的名词，包括所有真核细胞的细胞质中封闭的部分，它们多被单层或双层的磷脂所包围。绝大多数的细胞器均被视为是细胞区室，例如：线粒体、叶绿体（光合生物）、过氧化物酶体、溶酶体、内质网、细胞核及高尔基体。更小的元素，如囊泡，和有时甚至是微管等也计算在内。
一般认为细胞区室化并不存在于原核生物的细胞内，但随着诸如羧酶体（carboxysome）及对细菌的微区室（bacterial microcompartment）的研究显示原核生物也有能力去对细胞器进行区室化。
一般而言，真核细胞内有4种主要的细胞区室：
细胞区室，或称作细胞的区室化容许生物膜把细胞内不同的空间分隔，形成各种各样的细胞器。这种分隔容许不同区室中有不同的pH值、不同的电位及酶系统等，并容许细胞在同一时间内进行不同的代谢活动。同时由于内膜系统的存在令多种的细胞器互相联系起来，使得各细胞器之间能有序地进行有关物质交换、能量与信息传递等各种活动。
