Como el nocodazol afecta al citoesqueleto, se utiliza a menudo en los experimentos de biología celular como control: por ejemplo, algunas GTPasas pequeñas Rho dominantes negativas causan un efecto similar al del nocodazol, y los mutantes activados constitutivamente suelen invertir o anular el efecto.

El nocodazol se utiliza con frecuencia en los laboratorios de biología celular para sincronizar el ciclo de división celular. Las células tratadas con nocodazol se detienen con un contenido de ADN en fase G2 o M cuando se analizan por citometría de flujo. La microscopía de las células tratadas con nocodazol muestra que entran en mitosis pero no pueden formar husos metafásicos porque los microtúbulos (de los que están hechos los husos) no pueden polimerizarse. La ausencia de unión de los microtúbulos a los cinetocoros activa el punto de control del ensamblaje del huso, provocando la detención de la célula en prometafase. Para los experimentos de sincronización celular, se suele utilizar nocodazol a una concentración de 40-100 ng/mL de medio de cultivo durante una duración de 12-18 horas. La detención prolongada de las células en mitosis debido al tratamiento con nocodazol suele provocar la muerte celular por apoptosis.

Otra aplicación biológica celular estándar del nocodazol es inducir la formación de ministacks de Golgi en las células eucariotas. La organización estructural perinuclear del aparato de Golgi en eucariotas depende del tráfico de microtúbulos, pero al interrumpir el tráfico de elementos de Golgi desde el retículo endoplásmico el tratamiento con nocodazol (33 μM durante 3 horas) induce la formación de numerosos elementos de Golgi adyacentes a los sitios de salida del RE. Estos ministacks de Golgi funcionales permanecen distribuidos por la célula, incapaces de seguir hacia delante para formar un Golgi perinuclear ya que el nocodazol ha despolimerizado los microtúbulos.

También se utiliza con la proteína Mad2p como fármaco antimicrotúbulos.