Povišene vrijednostiNSE je najbolji tumorski marker za praćenje karcinoma malih stanica bronha (i nalazi se povišen u 60 – 81% slučajeva takvih karcinoma, s dijagnostičkom osjetljivošću od 93%). Nakon terapije, porast NSE dobro korelira s relapsom bolesti.Kod neuroblastoma 62% oboljele djece imati će vrijednosti preko 30 µg/L, a kod seminioma će se povišene vrijednosti naći kod 68 – 73% pacijenata.Povišene vrijednosti se mogu naći i u nekim drugim tumorima (npr. maligni melanom, feokromocitom, metastazirani renalni karcinom).I kod benignih oboljenja ponekad se nalazi povišen NSE, npr. kod oboljenja pluća i cerebralnih bolesti (neke vrste meningitisa i neki encefalitisi, ozljeda glave ili moždanog insulta).