Trois grandes populations cellulaires du corps ne subissent pas de mitose. Les cellules post-mitotiques ne se divisent plus après avoir atteint la maturité. Ceux-ci comprennent les érythrocytes, les plaquettes, les neurones, les photorécepteurs rétiniens, les cellules cardiaques et les cellules musculaires squelettiques. Les populations de cellules quiescentes ne progressent pas activement dans le cycle cellulaire mais sont toujours capables de mitose si elles sont stimulées. Enfin, les cellules sénescentes endommagées par l'usure ne subissent pas de mitose.
La raison pour laquelle les globules rouges et les plaquettes matures ne se divisent pas est qu'ils manquent de noyaux. Les érythrocytes perdent leur noyau au stade de développement réticulocytaire. Les plaquettes sont des fragments cytosoliques de cellules osseuses géantes appelées mégacaryocytes; par conséquent, ils n'ont jamais été nucléés en premier lieu.
En règle générale, les neurones ne subissent pas de mitose, à l'exception des progéniteurs des cellules des papilles gustatives et éventuellement de quelques neurones de l'hippocampe cérébral. Les cellules gliales telles que les astrocytes et les oligodendrocytes partagent une origine embryonnaire commune avec les neurones ; cependant, ces cellules peuvent proliférer, en particulier en réponse à un traumatisme.
Les fibres musculaires squelettiques et cardiaques présentent un casse-tête. Les cellules musculaires squelettiques ont plusieurs noyaux mais subissent peu ou pas de mitose après la vie fœtale. De même, les cellules cardiaques passent leur vie à une étape du cycle cellulaire connue sous le nom d'arrêt G2. Bien que cela empêche les cellules cardiaques de se régénérer après une crise cardiaque, cela explique également l'incidence rare de tumeurs provenant du muscle squelettique ou cardiaque.
