Poiché il nocodazolo colpisce il citoscheletro, è spesso usato negli esperimenti di biologia cellulare come controllo: per esempio, alcune piccole GTPasi Rho dominanti negative causano un effetto simile al nocodazolo, e mutanti costitutivamente attivati spesso invertono o negano l’effetto.

Il nocodazolo è frequentemente usato nei laboratori di biologia cellulare per sincronizzare il ciclo di divisione cellulare. Le cellule trattate con nocodazolo si arrestano con un contenuto di DNA in fase G2 o M quando analizzate con la citometria a flusso. La microscopia delle cellule trattate con nocodazolo mostra che esse entrano in mitosi ma non possono formare fusi in metafase perché i microtubuli (di cui sono fatti i fusi) non possono polimerizzare. L’assenza di attaccamento dei microtubuli ai cinetocori attiva il checkpoint di assemblaggio del fuso, causando l’arresto della cellula in prometafase. Per gli esperimenti di sincronizzazione cellulare, il nocodazolo viene solitamente utilizzato ad una concentrazione di 40-100 ng/mL di terreno di coltura per una durata di 12-18 ore. L’arresto prolungato delle cellule in mitosi a causa del trattamento con nocodazolo porta tipicamente alla morte cellulare per apoptosi.

Un’altra applicazione biologica cellulare standard del nocodazolo è quella di indurre la formazione di ministacchi del Golgi nelle cellule eucariotiche. L’organizzazione strutturale perinucleare dell’apparato di Golgi negli eucarioti dipende dal traffico di microtubuli, ma interrompendo il traffico di elementi di Golgi dal trattamento del reticolo endoplasmatico con nocodazolo (33 μM per 3 ore) si inducono numerosi elementi di Golgi a formarsi adiacenti ai siti di uscita dell’ER. Questi ministack di Golgi funzionali rimangono distribuiti sulla cellula, incapaci di tracciare in avanti per formare un Golgi perinucleare poiché il nocodazolo ha depolimerizzato i microtubuli.

Anche usato con la proteina Mad2p come farmaco anti-microtubulo.