腫瘤標志物為腫瘤產生的生物學物質，它的存在可指示出某種腫瘤的存在，如生殖細胞瘤產生不同種類的胚胎蛋白。因腫瘤細胞產生的標記產物直接進入腦脊液中，故腦脊液中腫瘤標記物的濃度常為血液的8－10倍，有些患者可高達30～40倍。良性畸胎瘤的腫瘤標記物為陰性。因多數生殖細胞瘤都伴有顱內壓增高，較難獲取CSF
腫瘤標志物在顱內生殖細胞腫瘤中可檢測到很多種，臨床上測定較多的為 甲胎蛋白（alpha-fetoprotin AFP）, β-絨毛膜促性腺激素（human chorionic gonadotropin beta β-HCG), 胎盤堿性磷酸酶（placental alkaline phosphatase PLAP) 和 癌胚抗原（Carcinoembryonic Antigen CEA) 等，這些標志物陽性說明存在顱內生殖細胞腫瘤的可能性，經過治療的生殖細胞腫瘤可以通過這些腫瘤標記物的變化（治療有效時明顯下降，部分可降至正常水平。而再度升高則提示腫瘤復發）評價治療效果，治療后的腫瘤可以通過腫瘤標記物檢測判斷是否有復發。
如前述，如腫瘤標志物陰性，不能完全排除顱內生殖細胞腫瘤，但如陽性對顱內生殖細胞腫瘤診斷有很大參考價值。如HCG和AFP皆高或僅有AFP高應考慮為NG-MGCTs，HCG輕－中度升高表明可能為含有合體滋養層巨細胞（syncytiotrophoblastic giant cells, STGC）的顱內生殖細胞腫瘤，如僅有一部分生殖細胞瘤HCG呈輕－中度升高但AFP陰性。而HCG若>1000mIU/mL，則考慮為絨癌或含有絨癌成份的混合性生殖細胞腫瘤。