細胞同步化方法主要分為天然同步化和人工同步化。天然同步化是指自然界中已經存在一些細胞群體處於細胞周期的同一時相，例如大多數無脊椎動物和個別脊椎動物的早期胚胎細胞。人工同步化又分為人工選擇同步化和人工誘導同步化。
人工選擇同步化是指人為地將處於周期不同時相的細胞分離開來，從而獲得不同時相的細胞群體。例如，處於對數生長期的單層培養細胞，細胞分裂活躍，大量處於分裂期的細胞變圓，從培養瓶(皿)壁上隆起，若輕輕振盪培養瓶(皿)，處於分裂期的細胞即會從瓶(皿)上脫落，懸浮到培養液中。收集培養液，通過離心，即可獲得一定數量的分裂期細胞。
人工誘導同步化是指通過藥物誘導，使細胞同步化在細胞周期的某個特定時相。目前套用較廣泛的誘導同步化方法主要有兩種，即DNA合成阻斷法和分裂中期阻斷法。DNA合成阻斷法是通過添加代謝抑製劑，如高濃度的胸腺嘧啶，來阻斷DNA合成的核苷酸合成。分裂中期阻斷法是利用某些藥物可抑制微管的聚合，因而抑制有絲分裂器的形成，將細胞阻斷在有絲分裂的中期，我們熟知的秋水仙素即是此類型。
此外，還有一些其他的方法，如振盪收集法、秋水仙胺阻抑法、N2阻斷法等。這些方法都有其優缺點，選擇哪種方法取決於實驗的具體需求和條件。