Tre principali popolazioni cellulari nel corpo non subiscono la mitosi. Le cellule post-mitotiche non si dividono ulteriormente dopo che raggiungono la maturità. Questi includono eritrociti, piastrine, neuroni, fotorecettori retinici, cellule cardiache e cellule muscolari scheletriche. Le popolazioni di cellule quiescenti non progrediscono attivamente attraverso il ciclo cellulare, ma sono ancora capaci di mitosi se stimolate. Infine, le cellule senescenti danneggiate dall'usura non subiscono la mitosi.
La ragione per cui i globuli rossi e le piastrine mature non si dividono è che mancano nuclei. Gli eritrociti perdono i loro nuclei nella fase di sviluppo dei reticolociti. Le piastrine sono frammenti citosolici di cellule ossee giganti chiamate megacariociti; quindi, non sono mai stati nucleati in primo luogo.
Come regola generale, i neuroni non subiscono la mitosi ad eccezione dei progenitori delle cellule del gusto e forse di alcuni neuroni nell'ippocampo del cervello. Le cellule gliali come gli astrociti e gli oligodendrociti condividono un'origine embrionale comune con i neuroni; tuttavia, queste cellule possono proliferare, soprattutto in risposta al trauma.
Le fibre muscolari scheletriche e cardiache presentano un enigma. Le cellule muscolari scheletriche hanno più nuclei ma subiscono poca o nessuna mitosi dopo la vita fetale. Allo stesso modo, le cellule cardiache trascorrono la loro vita in uno stadio del ciclo cellulare noto come arresto G2. Anche se questo impedisce alle cellule cardiache di rigenerarsi dopo un attacco cardiaco, spiega anche la rara incidenza di tumori derivanti da muscolo scheletrico o cardiaco.
