目的探讨CT联合血清微小RNA-136-5p（miR-136-5p）、肿瘤坏死因子受体相关蛋白1（TRAP1）对非小细胞肺癌（NSCLC）的诊断价值及血清miR-136-5p、TRAP1与预后的关系。方法选取2019年7月至2020年9月该院收治的95例NSCLC患者为NSCLC组，另选取同期该院收治的102例肺部良性病变患者为良性对照组。采用实时荧光定量聚合酶链反应（qPCR）检测血清miR-136-5p水平；采用酶联免疫吸附试验（ELISA）检测血清TRAP1水平；通过Kappa一致性检验分析CT诊断NSCLC与病理诊断的一致性；绘制受试者工作特征（ROC）曲线分析血清miR-136-5p、TRAP1对NSCLC的诊断价值；通过诊断四格表分析CT联合血清miR-136-5p、TRAP1诊断NSCLC的效能；根据随访结果将NSCLC患者分为生存亚组和死亡亚组；通过Kaplan-Meier生存曲线分析血清miR-136-5p、TRAP1水平与NSCLC患者预后的关系。结果Kappa一致性检验结果显示，CT诊断NSCLC与病理诊断的一致性较高（Kappa=0.756，P＜0.05）。NSCLC组血清miR-136-5p水平低于良性对照组（P＜0.05），血清TRAP1水平高于良性对照组（P＜0.05）。血清miR-136-5p诊断NSCLC的曲线下面积（AUC）为0.839，最佳截断值为0.85；血清TRAP1诊断NSCLC的AUC为0.852，最佳截断值为50.40 ng/L。CT与血清miR-136-5p、TRAP1联合（并联）诊断NSCLC的灵敏度为94.74%。死亡亚组血清miR-136-5p水平低于生存亚组（P＜0.05），血清TRAP1水平高于生存亚组（P＜0.05）。以所有NSCLC患者血清miR-136-5p和TRAP1水平的均值为参考值，将95例患者分为miR-136-5p高表达组（≥0.74）和miR-136-5p低表达组（＜0.74）、TRAP1高表达组（≥56.62 ng/L）和TRAP1低表达组（＜56.62 ng/L）。miR-136-5p高表达组的生存曲线高于miR-136-5p低表达组（Log-rank χ 2=5.659，P=0.017），TRAP1高表达组的生存曲线低于TRAP1低表达组（Log-rank χ 2=6.236，P=0.013）。结论CT与血清miR-136-5p、TRAP1联合诊断NSCLC的价值较高，且血清miR-136-5p和TRAP1与NSCLC预后密切相关。