Da Nocodazol das Zytoskelett beeinträchtigt, wird es in zellbiologischen Experimenten häufig als Kontrolle verwendet: Einige dominant negative kleine Rho-GTPasen haben beispielsweise eine ähnliche Wirkung wie Nocodazol, und konstitutiv aktivierte Mutanten kehren die Wirkung häufig um oder heben sie auf.

Nocodazol wird in zellbiologischen Labors häufig zur Synchronisierung des Zellteilungszyklus verwendet. Mit Nocodazol behandelte Zellen verbleiben in der G2- oder M-Phase, wenn der DNA-Gehalt mittels Durchflusszytometrie analysiert wird. Die Mikroskopie von mit Nocodazol behandelten Zellen zeigt, dass sie zwar in die Mitose eintreten, aber keine Metaphasenspindeln bilden können, weil die Mikrotubuli (aus denen die Spindeln bestehen) nicht polymerisieren können. Die fehlende Bindung der Mikrotubuli an die Kinetochoren aktiviert den Kontrollpunkt für die Spindelbildung, so dass die Zelle in der Metaphase stehen bleibt. Bei Experimenten zur Zellsynchronisation wird Nocodazol in der Regel in einer Konzentration von 40-100 ng/ml des Kulturmediums für eine Dauer von 12-18 Stunden verwendet. Ein längerer Stillstand der Zellen in der Mitose aufgrund einer Nocodazol-Behandlung führt in der Regel zum Zelltod durch Apoptose.

Eine weitere zellbiologische Standardanwendung von Nocodazol ist die Induktion der Bildung von Golgi-Ministapeln in eukaryotischen Zellen. Die perinukleäre strukturelle Organisation des Golgi-Apparats in Eukaryonten hängt vom Mikrotubuli-Traffic ab, aber die Unterbrechung des Traffics von Golgi-Elementen aus dem endoplasmatischen Retikulum durch die Behandlung mit Nocodazol (33 μM für 3 Stunden) führt zur Bildung zahlreicher Golgi-Elemente in der Nähe von ER-Ausgangsstellen. Diese funktionellen Golgi-Ministapel bleiben in der Zelle verteilt und sind nicht in der Lage, sich vorwärts zu bewegen, um einen perinukleären Golgi zu bilden, da Nocodazol die Mikrotubuli depolymerisiert hat.

Auch mit Mad2p-Protein als Anti-Mikrotubuli-Medikament verwendet.