Como o nocodazol afeta o citoesqueleto, ele é freqüentemente usado em experimentos de biologia celular como controle: por exemplo, alguns GTPases Rho negativos dominantes causam um efeito similar ao do nocodazol, e mutantes ativados constitutivamente frequentemente revertem ou negam o efeito.

Nocodazol é freqüentemente usado em laboratórios de biologia celular para sincronizar o ciclo de divisão celular. Células tratadas com parada de nocodazol com um conteúdo de DNA em fase G2 ou M quando analisadas por citometria de fluxo. A microscopia das células tratadas com nocodazol mostra que elas entram em mitose mas não podem formar fusos metafásicos porque os microtubos (dos quais os fusos são feitos) não podem polimerizar. A ausência de fixação dos microtubos aos cinetos ativa o ponto de verificação do conjunto do fuso, fazendo com que a célula pare na prometafase. Para experimentos de sincronização celular, o nocodazol é normalmente usado a uma concentração de 40-100 ng/mL de meio de cultura por uma duração de 12-18 horas. A parada prolongada de células em mitose devido ao tratamento com nocodazol resulta tipicamente em morte celular por apoptose.

Uma outra aplicação biológica celular padrão do nocodazol é induzir a formação de ministacks de Golgi em células eucarióticas. A organização estrutural perinuclear do aparelho de Golgi em eucariotas é dependente do tráfico de microtubos, mas perturbando o tráfico de elementos de Golgi do tratamento do retículo endoplasmático com nocodazol (33 μM durante 3 horas) induz numerosos elementos de Golgi a formarem-se adjacentes aos locais de saída das ER. Estes ministacks funcionais do Golgi permanecem distribuídos em torno da célula, incapazes de seguir adiante para formar um Golgi perinuclear desde que o nocodazol despolimerizou os microtúbulos.

Também utilizado com a proteína Mad2p como droga antimicrotubular.