Gioca un ruolo chiave nella conferma diagnostica e nella successiva caratterizzazione del tumore neuroendocrino, attraverso l'identificazione di marcatori neuroendocrini generali e di marcatori cellula-specifici.Esso ha praticamente soppiantato i tradizionali metodi istochimici (ad esempio, la reazione argirofila di Grimelius o la reazione argentaffine di Fontana-Masson), di uso più indaginoso e diagnosticamente meno affidabili. [196] L'utilità delle prove immunoistochimiche si estende anche alla possibilità di caratterizzare il tumore neuroendocrino per una serie di particolari biologici e funzionali, fra i quali citiamo soprattutto la determinazione dell'attività proliferativa delle cellule neoplastiche.I markers immunoistochimici generali degli elementi neuroendocrini, definiti markers pan-endocrini, corrispondono a molecole distribuite in tutte o quasi le cellule neuroendocrine, sia normali sia tumorali, ed includono molecole citosoliche, come l'enolasi neurono-specifica (NSE) o la proteina PGP 9.5, proteine site negli organelli neuroendocrini, come la sinaptofisina, la SNAP-25 e le pro-ormone convertasi della membrana delle vescicole secretorie o le Cromogranine ed i peptidi dei granuli neuroendocrini a "core" denso.