目的探讨循环微小核糖核酸（miR）-126-3p在非小细胞肺癌（NSCLC）中表达及诊断价值。方法收集多中心miR芯片及测序数据探讨NSCLC的循环miR-126-3p的表达差异。为了评估循环miR-126-3p综合表达水平，计算标准化均数差（SMD）和综合受试者工作特征（sROC）曲线，分析sROC曲线的曲线下面积（AUC），探讨灵敏度、特异度、阳性阴性似然比，并结合组织进一步综合分析循环miR-126-3p表达。通过miRDB、starBase v2.0和TargetScan 7.1，结合NSCLC中的上调差异基因，利用互补序列方法筛选了循环miR-126-3p潜在靶基因。结果基于6项循环miR数据集发现循环miR-126-3p表达水平高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），受试者工作曲线显示循环miR-126-3p有较强的诊断效能（AUC>0.5），而在199例NSCLC组中综合表达低于对照组（SMD=-1.46）。sROC曲线显示循环miR-126-3p区分NSCLC组和对照组有高准确性（AUC=0.91），Egger′s检验不存在发表偏倚（P＞0.05），灵敏度、特异度均≥0.80，阳性似然比、阴性似然比为5.37和0.18。此外，对26个数据集1 320例NSCLC循环和组织综合分析显示，循环miR-126-3p在NSCLC组中表达低于对照组（SMD=-2.07）。sROC曲线显示低表达的循环miR-126-3p在区分NSCLC组和对照组有高准确性（AUC=0.97）。此外，筛选得到循环miR-126-3p的潜在靶基因ADAM9和SLC7A5在NSCLC组中表达均高于对照组。结论低表达的循环miR-126-3p可能是NSCLC高准确性筛查的重要生物标志物。