Mối quan hệ giữa sự tăng sinh tế bào và ty thể đã được nghiên cứu trên cơ sở nguồn từ các tế bào ung thư cổ tử cung HeLa. Những tế bào khối u yêu cầu phải chu cấp một lượng lớn ATP để tổng hợp các hoạt chất sinh học như lipid, protein và nucleotide nhằm tăng sinh tế bào nhanh chóng.[98] Đa số ATP trong tế bào khối u hình thành từ quá trình phosphoryl hóa oxy hóa (oxidative phosphorylation, hay OxPhos).[99] Như vậy, sự can thiệp đến OxPhos khiến đình chỉ chu kỳ tế bào chứng tỏ rằng ty thể góp chân một vai trò trong hoạt động tăng sinh tế bào.[99] Ngoài ra, sự sản sinh ATP của ty thể cũng quan trọng trong quá trình phân bào, bên cạnh những chức năng căn bản khác trong tế bào như quy định thể tích tế bào, nồng độ dịch bào và kiến trúc tế bào.[100][101][102] Hàm lượng ATP dao động khác nhau theo từng pha trong chu kỳ tế bào cho thấy mối liên hệ mật thiết giữa dung lượng ATP và sức khỏe tế bào để mở ra một chu kỳ tế bào mới.[103] Vai trò của ATP trong hệ chức năng tế bào cơ bản khiến cho chu kỳ tế bào trở nên nhạy cảm với số lượng ATP khả dụng tạo từ ty thể.[103] Những nồng độ ATP khác biệt tồn tại giữa những pha khác nhau của chu kỳ tế bào hỗ trợ cho giả thuyết định rằng ty thể đóng một vai trò quan trọng trong hoạt động điều hòa chu kỳ tế bào.[103] Mặc dù những cơ chế đặc hiệu trong tương tác giữa ty thể và sự điều hòa chu kỳ tế bào vẫn chưa được hiểu rõ toàn vẹn, nhưng những nghiên cứu chỉ ra rằng các điểm kiểm soát năng lượng thấp của chu kỳ giúp giám sát cường độ năng lượng trước khi tế bào chạm đến một vòng phân bào mới.[104]