目的探讨非小细胞肺癌（NSCLC）患者血清微小RNA（miR）-141-3p表达与含铂化疗方案疗效及预后的关系。方法选取2018年1月至2021年5月在该院接受含铂化疗方案的NSCLC患者154例（NSCLC组），另选取同期体检健康者78例（对照组）进行对比分析。采用实时荧光定量PCR检测血清miR-141-3p表达，分析miR-141-3p表达与病理特征的关系。根据化疗疗效将NSCLC患者分为无效组和有效组，根据miR-141-3p表达平均值分为miR-141-3p高表达患者和miR-141-3p低表达患者。分析miR-141-3p表达与NSCLC患者含铂化疗方案无效及NSCLC患者死亡的关系，采用受试者工作特征曲线分析血清miR-141-3p表达对NSCLC患者含铂化疗方案无效的预测能效，Kaplan-Meier法绘制不同miR-141-3p表达NSCLC患者生存曲线。结果与对照组比较，NSCLC患者血清miR-141-3p表达降低（P＜0.05）。肿瘤最大径≥5 cm、低分化、TNM分期Ⅲ～Ⅳ期、淋巴结转移、远处转移患者血清miR-141-3p表达低于肿瘤最大径＜5 cm、中高分化、TNM分期Ⅱ期、无淋巴结转移、无远处转移患者（P＜0.05）。154例NSCLC患者含铂化疗方案无效率为59.74%（80/154），无效组血清miR-141-3p表达低于有效组（P＜0.05），多因素Logistic回归分析显示，miR-141-3p高表达为NSCLC患者含铂化疗方案无效的独立保护因素（P＜0.05）。血清miR-141-3p表达预测NSCLC患者含铂化疗方案无效的曲线下面积为0.816，灵敏度为77.50%，特异度为68.92%。154例NSCLC患者3年生存率为55.19%（85/154）。miR-141-3p高表达患者3年生存率高于miR-141-3p低表达患者（P＜0.05）。Cox回归分析结果显示，miR-141-3p高为NSCLC患者死亡的独立保护因素（P＜0.05）。结论NSCLC患者血清miR-141-3p低表达，与病理特征、含铂化疗方案疗效及预后密切相关，可能成为NSCLC患者含铂化疗方案疗效及预后的辅助评估指标。