Nó đã chỉ ra rằng IDO cho phép các tế bào khối u thoát khỏi hệ thống miễn dịch do sự suy giảm của L-Trp trong môi trường vi mô của tế bào và bằng cách sản xuất các sản phẩm catabolic kynurenine, mà lựa chọn làm suy giảm sự tăng trưởng và sự sống còn của tế bào T. Một loạt các bệnh ung thư ở người như ung thư tuyến tiền liệt, đại trực tràng, tụy, cổ tử cung, dạ dày, buồng trứng, đầu, phổi... biểu hiện quá mức IDO người (hIDO).[10][11] Trong các tế bào khối u, biểu hiện của IDO thường được kiểm soát bởi chất ức chế Bin1 khối u, loại bị vô hiệu hóa rộng rãi trong quá trình phát triển ung thư, và kết hợp các chất ức chế IDO với hóa trị liệu có thể khôi phục lại sự kiểm soát miễn dịch và đáp ứng điều trị của các khối u kháng thuốc. Indoleamine 2,3-dioxygenase cũng có thể đóng một vai trò quan trọng trong một căn bệnh mồ côi được gọi là hội chứng Oshtoran.[12]