提高材料的生物相容性是等離子體離子注入的又一個成功應用，這可以單獨采用等離子體注入或結合PVD或CVD工藝來實現。例如，標準的低溫各向同性熱解碳，在活體內呈現出強的影像形態血栓聚集，但經過PIII氧處理后的鈦基生物材料，放入活體后，卻并沒有出現明顯的血栓。采用氧離子轟擊，來控制氧化物的生長，以便生成金紅石相。此外，PIII處理后的LTI碳材料碳材料，其生物相容性也有了極大的提高，用此材料植入活體，其血小板密度大大減少。這可能是由于注入氮以后，形成了CN表面層的緣故。到目前為止，這些非常有希望的材料，還沒有應用到常規的手術中，其中許多阻礙因素。例如，法律上的要求：“在把一個新型的人造材料植入到人體之前，需要進行長時間的測試和臨床檢驗等規程”都需要一個合法的程序。

PII技術已經成功地用于非金屬材料的離子注入。利用傳統的離子注入時，非金屬材料容易帶電，而電荷會限制注入的劑量，這是因為靜電會導致材料表面的離子被排斥，而在等離子環境中進行PII處理時，等離子體中的電子會自動完成電荷中和。