氯化钙溶液能诱导肌动蛋白单体发生聚合，且肌动蛋白单体开始发生聚合的临界浓度与氯化钙溶液的浓度呈反曲函数关系。肌动蛋白受诱导聚合的具体机理与钙离子和蛋白多个特定部位的结合有关
在生物学和医学的研究中，氯化钙广泛应用于配制生物医学实验所需的缓冲液，比如在研究一种针对钾离子通道复合物的新型激活剂时加入CaCl2配制用于被分离的卵母细胞的ND96储备液；在研究鸟苷酰环化酶C对中脑多巴胺神经元的功能时采用CaCl2进行脑片制备实验；在研究细菌和古细菌中用于抵御氟毒性的氟核糖开关时以1mmol/L浓度的CaCl2进行串联标记实验等。
在将目的基因导入受体细胞过程中，可以使用氯化钙增加受体细胞膜的通透性，使得质粒更容易地导入，这个方法是由斯坦福大学的遗传学家斯坦利·诺曼·科恩在1972年研究大肠杆菌时发现的。