CAの概念は様々な拡張が可能である。
例えば、矩形の格子ではなく別の多角形を使うという拡張がある。例えば六角形を平面に敷き詰めたとき、個々の六角形をセルとして扱うことができる。多くの場合そのようなセル・オートマトンは、矩形格子で近傍と規則をうまく調整したものと等価である。他にもペンローズ・タイルのような平面充填で格子を形成することもできる。
時間や場所によって近傍の定義や規則を変化させるという拡張もある。例えば、最初の世代では水平方向の隣接したセルを近傍とするが、次の世代では垂直方向の隣接するセルを近傍とする、といった具合である。
CAでは、あるセルの新たな状態は、他のセルの新たな状態に影響されない。この原則を変更することもできる。
と呼ばれるものもある。総和型と似ているが、規則や状態が離散値ではなく連続な値（一般に単位区間の値）を用いる。つまり、セルの状態は有限個の実数で表される。例えば、液体における拡散パターンのモデルなどに使われる。
生物学における例.
一部の生物学的過程はセル・オートマトンでシミュレートできる。
植物はCA的機構で気体の吸入と排出を行っている。葉に多数存在する気孔がセル・オートマトンのセルのように振る舞う。
神経細胞をシミュレートするしきい値型CAが考案されており、認知や学習といった複雑な挙動をシミュレートできる。
線維芽細胞もセル・オートマトンと似た挙動を示す。個々の線維芽細胞はその近傍の細胞としか相互作用しない。
化学における例.
物理における例.
ソリトンのようなふるまいを見せる、箱玉系と呼ばれているセル・オートマトンがある。
応用.
並列コンピュータ.
例えばはCAプロセッサアレイの一例である。
遺伝的アルゴリズムを使った進化するセル・オートマトン.