神经元特异性烯醇化酶升高可以是因为中枢神经的疾病，如脑炎，以及自身免疫性因素等造成，脑部肿瘤也会引起升高。还有的是因为内分泌或者系统性疾病所造成，有甲状腺功能障碍、亚甲炎，内分泌系统其他部位（的病变），如垂体瘤等也会引起升高。
比较常见的相关疾病是小细胞肺癌、肺部肿瘤，一般表现为神经元特异性烯醇化酶非常高的增加，需要通过定期复查随访和检查肺部，通过高密度的肺部CT检查，寻找是否存在小细胞肺癌，早期可以进行手术治疗来改善症状，也可以通过靶向治疗来进行治愈。