(1)小細胞肺癌患者(SCLC)血清NSE明顯增高，其診斷靈敏度達80%，特異性達80%～90%，而 非小細胞肺癌(NSCLC)患者並無明顯增高，故可作為SCLC與NSCLC的鑒別診斷。血清NSE水平與SCLC的臨床分期呈正相關，因此，血清NSE檢測對SCLC的監測病情、療效評價及預測復發具有重要的臨床價值。
(2)神經母細胞瘤時，NSE陽性率可達96%～100%，其測定值明顯增高，血清NSE水平與病期及預後相關。測定血清NSE對該類腫瘤的早期診斷及預後判斷具有較高的臨床價值。
(3)血清NSE增高還可見於少數NSCLC、甲狀腺髓樣癌、嗜鉻細胞瘤、轉移性精原細胞癌、黑色素瘤、胰腺內分泌瘤等。