Tác dụng của tiếng chim tu hú trong bài thơ "Khi con tu hú" là:  giúp người đọc nhận biết cảm hứng chủ đạo mà nó còn là hình tượng gửi gắm những khát vọng tự do, những nỗi lòng sâu sa của người chiến sĩ cách mạng đang bị cầm chân trong cảnh tù đầy.

Tiếng chim tu hú trong bài thơ mang đến nhiều ý nghĩa:

- Trước hết, tiếng tu hú là một tín hiệu, báo hiệu mùa hè đến. Tiếng chim mang ý nghĩa khơi nguồn, làm tiền đề cho những hình ảnh thiên nhiên tười đẹp của mùa hè đến. Nó gợi ra trong tâm hồn nhà thơ những cảnh sắc rực rỡ, lung linh của mùa hè ngoài kia, hình ảnh cuộc sống đầy hương sắc, từ đó gợi ra cái khát khao về cuộc sống tự do

- Đồng thời tiếng chim cũng bắt đầu cho mạch cảm xúc bức bối tột độ và khao khát tự do cháy bỏng của tác giả. Người tù cách mạng càng cảm thấy ngột ngạt trong phòng giam chật chội, càng khao khát cuộc sống tự do cháy bỏng. Tiếng chim tu hú ở câu thơ kết bài là tiếng kêu có phần như thiêu đốt giục giã, tiếng gọi của tự do, khát vọng da diết thôi thúc lòng người.