Omdat nocodazool het cytoskelet beïnvloedt, wordt het in celbiologische experimenten vaak als controle gebruikt: zo veroorzaken sommige dominant-negatieve kleine GTPases van Rho een soortgelijk effect als nocodazool, terwijl constitutief geactiveerde mutanten het effect vaak omkeren of teniet doen.

Nocodazool wordt in celbiologische laboratoria vaak gebruikt om de cyclus van de celdeling te synchroniseren. Met nocodazool behandelde cellen arresteren met een G2- of M-fase DNA-gehalte bij analyse met flowcytometrie. Microscopie van met nocodazool behandelde cellen laat zien dat zij wel in mitose gaan, maar geen metafase-spindels kunnen vormen omdat microtubuli (waaruit de spindels zijn opgebouwd) niet kunnen polymeriseren. De afwezigheid van hechting van microtubuli aan kinetochores activeert het controlepunt voor de assemblage van de spindel, waardoor de cel in de prometafase blijft steken. Voor celsynchronisatie-experimenten wordt gewoonlijk nocodazool gebruikt in een concentratie van 40-100 ng/ml kweekmedium gedurende een periode van 12-18 uur. Langdurige arrestatie van cellen in mitose als gevolg van nocodazool behandeling resulteert meestal in celdood door apoptose.

Een andere standaard celbiologische toepassing van nocodazool is het induceren van de vorming van Golgi ministacks in eukaryotische cellen. De perinucleaire structurele organisatie van het Golgi-apparaat in eukaryoten is afhankelijk van de handel in microtubuli, maar verstoring van de handel in Golgi-elementen uit het endoplasmatisch reticulum behandeling met nocodazol (33 uM gedurende 3 uur) induceert tal van Golgi-elementen te vormen grenzend aan ER exit sites. Deze functionele Golgi-ministapels blijven verdeeld over de cel, niet in staat om naar voren te sporen om een perinucleaire Golgi te vormen omdat nocodazol de microtubuli heeft gedepolymeriseerd.

Ook gebruikt met Mad2p eiwit als een anti-microtubule geneesmiddel.