Xét nghiệm CA 15-3 có tác dụng trong việc theo dõi điều trị bệnh ung thư vú. Trong khoảng thời gian điều trị, lượng CA 15-3 sẽ được bác sĩ theo dõi thường xuyên để đánh giá tình trạng của bệnh. Bên cạnh đó, CA 15-3 cũng có thể kết hợp với dấu ấn ung thư CEA trong việc điều trị và chẩn đoán xác định đặc điểm của ung thư vú đến 80%. 

Chỉ số CA 15-3 chỉ tăng khoảng 10% khi bị ung thư vú giai đoạn đầu, và có đến 30% bệnh nhân ung thư vú lượng CA 15-3 không thay đổi. Khi bệnh tiến đến giai đoạn di căn thì CA 15-3 tăng đến 70%. 

Ngoài ra, CA 15-3 tăng nhẹ trong các bệnh sau đây: Viêm gan mạn, xơ gan, Bệnh lao, Viêm nội mạc tử cung, Lupus ban đỏ hệ thống. Khoảng 8% nữ giới ở thai kỳ CA 15-3 có thể tăng hơn 30 U/ml. Khoảng dưới 7% nữ giới trong giai đoạn cho con bú CA 15-3 tăng hơn 25 u/mL.