Xét nghiệm nồng độ canxi ion hóa đặc biệt được chỉ định cho các trường hợp tăng hoặc giảm canxi máu song nồng độ canxi toàn phần ở mức ranh giới và có biến đổi nồng độ protein. Tăng nồng độ canxi ion gặp  trong: cường giáp, nhiễm toan hóa máu, khối u dị căn, hội chứng nhiễm kiềm do sữa, đa u tủy xương, ngộ độc vitamin D,... Giảm nồng độ canxi ion thường gặp trong : kiềm hóa máu, tăng acid béo tự do trong huyết thanh (do dùng thuốc, stress nặng ), suy cận giáp, thiếu vitamin D, tắc mạch chi do mỡ, giảm hấp thu, nhuyễn xương, viêm tụy, suy thận, còi xương.