研究人员正在评估氩氦刀冷冻消融手术在多种肿瘤治疗中的疗效，包括前列腺癌和肝脏的癌症（包括原发性肝癌和从其他部位转移至肝脏的癌症），也在研究其对骨肿瘤、脑和脊髓肿瘤以及可能发展为非小细胞肺癌的气管内肿瘤的疗效。此外，有些研究者正同时联合应用其他措施，如放疗、手术、激素疗法来治疗肿瘤。尽管氩氦刀冷冻消融手术的近期疗效是令人鼓舞的，但长期疗效还不确切。
然而，经证明氩氦刀冷冻消融手术对某种肿瘤和癌前状态仍是一种有效的方法。传统的氩氦刀冷冻消融手术可以治疗视网膜神经胶质瘤（一种影响儿童视网膜的癌症）和早期皮肤癌。被认为是癌前皮肤增生的光化性角化病和癌前状态的宫颈内皮瘤（可能会发展为宫颈癌的宫颈部异常细胞改变）也可以用氩氦刀冷冻消融治疗。