Der wesentliche Nutzen der Tumormarkerbestimmung liegt in der Verlaufskontrolle von Tumorkrankheiten. Nur in relativ wenigen Fällen ist die Bestimmung von Tumormarkern eine zusätzliche Hilfe bei der Diagnostik, wenn sie gezielt und mit Überlegung eingesetzt wird.
Bei einigen wenigen Tumorkrankheiten ist die Bestimmung von Tumormarkern ein obligatorischer Bestandteil des sog. „Staging“ (bei der Primärdiagnose). Zu diesen Krankheiten gehören: Hodentumoren (HCG und AFP), Ovarialkarzinom (CA 125), primäres Leberzellkarzinom (AFP), Prostatakarzinom (PSA).

Bei einer Reihe weiterer Tumoren ist die Bestimmung der Tumormarker bei bekannter Diagnose im Rahmen der primären Stadieneinteilung sinnvoll, weil sie für die spätere Verlaufsbeurteilung nützlich sein kann (aber nicht muß). Zu diesen Tumoren gehören vor allem das Mammakarzinom (CA 15-3, CEA), die gastrointestinalen Tumoren (CEA, CA 125 und CA 19-9) und das kleinzellige Bronchialkarzinom (NSE).

In besonderen, ausgewählten Situationen kann es nützlich sein, die Tumormarker diagnostisch einzusetzen, z.B. um im Falle eines metastasierten Tumors, bei dem eine Histologie schwer zu gewinnen ist, abzuschätzen, ob es sich um einen epithelialen Tumor oder um eine hämatologische Neoplasie vor allem ein malignes Lymphom) handelt. Sind epitheliale Marker (z.B. CEA) erhöht, kann eine (gut behandelbare) hämatologische Erkrankung weitgehend ausgeschlossen werden.

Diagnostisch nützlich kann die Tumormarkerbestimmung u.U. auch bei einem CUP- Syndrom sein (Metastasen bei unbekannten Primärtumor). Auch hier ist, falls eine histologische Abklärung schwierig ist, die Tumormarkerbestimmung gelegentlich nützlich.

Domäne der Anwendung von Tumormarkern ist die Verlaufsbeobachtung von Tumoren unter einer Therapie, jedoch nur, wenn nicht auch mit einfachen klinischen Mitteln eine zuverlässige Verlaufsbeobachtung möglich ist.

Nur bei wenigen Tumoren ist die routinemäßige Bestimmung in der Nachsorge sinnvoll, und zwar dann, wenn mit der frühen Entdeckung eines Rezidivs eine echte Heilungschance verbunden ist. Prototyp einer solchen Erkrankung ist der nicht seminomatöse Hodentumor.