神经元特异性烯醇化酶偏高，多数发生在颅脑损伤和肿瘤的患者身上，比如脑梗死、脑出血、脑炎、脑膜炎、帕金森病以及老年痴呆等等。这类疾病的神经元特异性烯醇化酶都会有偏高的情况，此外它还可以作为小细胞肺癌的特异性肿瘤标志物。

　　然而神经元特异性烯醇化酶在非小细胞肺癌患者当中也会有明显的升高，但是不同组织类型的肺癌组织和血清当中，主要以小细胞肺癌所含的神经元特异性烯醇化酶最高，其次是大细胞肺癌。