A cenoura é uma hortaliça com papel socioeconômico importante, tanto pelo elevado emprego de mão-de-obra, quanto por sua alta comercialização. Para otimizar o estabelecimento dessa cultura em campo se torna imprescindível sementes com germinação rápida e uniforme. Por isso, tem-se utilizado o tratamento de sementes como técnica para viabilizar o desempenho germinativo e expressão de vigor. Desse modo, objetivou-se avaliar os efeitos do tiametoxam no desempenho fisiológico de sementes de cenoura durante a germinação e desenvolvimento inicial de plântulas. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial 5 x 4, sendo cinco cultivares de cenoura e quatro dosagens de tiametoxam (0; 0,4; 0,8 e 1,2 mL). Avaliaram-se a germinação, primeira contagem de germinação, comprimento e massa seca de plântula, além de análises bioquímicas do conteúdo de açúcares totais, aminoácidos totais e prolina. Os dados coletados foram submetidos à análise de variância (p ≤ 0,05) seguido do teste de Tukey e análise de regressão. O tratamento de sementes de cenoura com tiametoxam, no geral, influenciou positivamente a germinação das sementes das cultivares estudadas. No entanto, as dosagens de 0,4 e 0,8 mL de tiametoxam para cultivar Tropical não houve influência positivamente o desenvolvimento de plântulas. A dose de 1,2 mL do bioativador, para a cultivar Alvorada, foi benéfico ao desenvolvimento de plântulas e acúmulo de metabólitos.