目的：探究血清RNA结合基元蛋白38（RBM38）、DNA酶Ⅰ样蛋白3（DNASE1L3）、鱼精蛋白1（PRM1）对晚期非小细胞肺癌（NSCLC）患者化疗疗效及预后的评估价值。方法：纳入2022年3月至2024年3月在本院收治的晚期NSCLC患者108例作为NSCLC组，另选取本院健康体检者108例作为对照组。采用ELISA测定血清RBM38、DNASE1L3、PRM1水平；相对危险度分析评估不同RBM38、DNASE1L3、PRM1表达对NSCLC患者预后的影响；Logistic分析影响NSCLC患者预后的因素；ROC分析血清RBM38、DNASE1L3、PRM1对NSCLC患者化疗疗效及预后的预测价值。结果：与对照组相比，NSCLC组血清RBM38、DNASE1L3水平降低（P＜0.05），PRM1水平升高（P＜0.05）。不同分化程度、TNM分期的NSCLC患者血清RBM38、DNASE1L3、PRM1水平差异有统计学意义（P＜0.05）。与化疗有效组相比，化疗无效组血清RBM38、DNASE1L3水平降低（P＜0.05），PRM1水平升高（P＜0.05）。血清RBM38、DNASE1L3、PRM1三者联合预测NSCLC患者化疗疗效的AUC最高为0.945，优于各自单独预测（Z三者联合-RBM38 =2.319、P= 0.035，Z三者联合-DNASE1L3=2.896、P=0.004，Z三者联合-PRM1 =2.247 、P=0.025）。与生存组相比，死亡组血清RBM38、DNASE1L3水平降低（P＜0.05），PRM1水平升高（P＜0.05）。血清RBM38、DNASE1L3、PRM1高表达NSCLC患者死亡的风险分别是低表达NSCLC患者的0.519倍( 95%CI：0.317~0.848）、0.438倍( 95%CI：0.259~0.738) 、1.981倍( 95%CI：1.195~3.285）。血清RBM38、DNASE1L3、PRM1、TNM分期、分化程度是影响NSCLC患者预后的因素（P<0.05）。血清RBM38、DNASE1L3、PRM1三者联合预测NSCLC患者预后的AUC最高为0.970，优于各自单独预测（Z三者联合-RBM38 =3.181、P=0.002，Z三者联合-DNASE1L3=3.292、P=0.001，Z三者联合-PRM1 = 3.304、P=0.001）。结论：血清RBM38、DNASE1L3、PRM1三者联合可用于评估NSCLC患者化疗疗效及预后。