提高材料的生物相容性是等离子体离子注入的又一个成功应用，这可以单独采用等离子体注入或结合PVD或CVD工艺来实现。例如，标准的低温各向同性热解碳，在活体内呈现出强的影像形态血栓聚集，但经过PIII氧处理后的钛基生物材料，放入活体后，却并没有出现明显的血栓。采用氧离子轰击，来控制氧化物的生长，以便生成金红石相。此外，PIII处理后的LTI碳材料碳材料，其生物相容性也有了极大的提高，用此材料植入活体，其血小板密度大大减少。这可能是由于注入氮以后，形成了CN表面层的缘故。到目前为止，这些非常有希望的材料，还没有应用到常规的手术中，其中许多阻碍因素。例如，法律上的要求：“在把一个新型的人造材料植入到人体之前，需要进行长时间的测试和临床检验等规程”都需要一个合法的程序。

PII技术已经成功地用于非金属材料的离子注入。利用传统的离子注入时，非金属材料容易带电，而电荷会限制注入的剂量，这是因为静电会导致材料表面的离子被排斥，而在等离子环境中进行PII处理时，等离子体中的电子会自动完成电荷中和。