细胞分裂素最显著的生理作用就是能促进细胞分裂。如将烟草、黄豆及许多双子叶植物茎的髓部切下培养在含有IAA及必需元素的培养基上，就能形成一堆未分化、排列疏松的多核细胞即愈伤组织，这些细胞不分裂，当加入细胞分裂素（CTK）后，细胞分裂明显受到促进。在自然界中有某些植物叶片上出现的冠瘿瘤，以及枣树、泡桐树上的丛枝病，都是由于寄生菌进入寄主后，分泌出CTK类物质而促进寄主局部细胞分裂加快的结果。细胞分裂素另一作用特点就是它能诱导细胞扩大。如由IAA引起的豌豆茎切段的伸长，当加入CTK时则细胞伸长受到抑制，而促进细胞横向扩大，茎加粗。又如用6-BA（100×10^-6）处理萝卜幼苗子叶，子叶面积明显扩大。

二、诱导器官分化

    Skoog在烟草髓组织培养时发现，生长素与细胞分裂素混合使用对愈伤组织的根或芽的分化能起调控作用，当激动素/生长素比值高时，愈伤组织可分化成芽、叶片与茎。如细胞分裂素/生长素的比值低时，则能促进根的形成；如两者的比例处于高、低之间，可维持烟草愈伤组织不分化；如果两者比例选择适当，可以从许多种双子叶植物的愈伤组织中分化发育成一株新个体。由上诉可知，在诱导器官分化作用中，细胞分裂素的主导作用是诱导芽的分化。以小块秋海棠叶片扦插时，通常叶缘长出根和芽，若用细胞分裂素处理，根生长受抑制，芽生长被促进。

三、解除顶端优势，促进侧芽生长

    细胞分裂素能抑制植物生长的顶端有时非，而使侧芽生长受到促进。若以细胞分裂素滴加到豌豆幼苗第一片真叶（叶腋呈潜伏状）的侧芽上，在顶端优势存在下，则腋芽生长发育加快。这是由于细胞分裂素作用于侧芽后，使侧芽加快向茎维管束分化成输导组织的速度，使营养物质快速运到侧芽而导致侧芽生长发育。

四、延缓叶片衰老

    叶片衰老过程中，叶绿素、蛋白质、RNA等降解，含量下降，用细胞分裂素处理，可以延缓其下降速度。例如，在离体的烟草叶片上，局部涂以激动素溶液，几天后处理部位仍保持鲜绿，而其它部位则衰老变黄。细胞分裂素延缓衰老，是由于抑制蛋白酶、核糖核酸酶的降解作用。此外，细胞分裂素还有吸收物质向处理部分积累作用，维持营养物质。