改善材料的生物相容性是等離子體離子注入的另一個成功應用，等離子體注入可單獨應用，也可結合PVD或CVD工藝實現。比如，標準的低溫各向同性熱解碳，在活體內表現為強的影像形態血栓聚集，但是用PIII氧處理過的鈦基生物材料，在放入活體內後沒有出現明顯的血栓。透過氧離子轟擊，控制氧化物生長，使其生成金紅石相。
另外，經PIII處理的LTI碳材料，其生物相容性也得到了很大的改善，植入活體後其血小板密度明顯降低。可能是在氮氣注入之後，CN表面層的形成導致。直到現在，這些很有應用價值的材料，還沒有被用於常規手術中，因為有很多阻礙因素。舉例來說，法律規定：“在將一種新型人工合成材料植入人體之前，需要經過長時間的測試和臨床試驗等程式”，這就需要有一個合法的程式。
PII該技術已成功應用於非金屬材料的離子注入。用常規離子注入時，非金屬材料易帶電，由於靜電會使材料表面的離子被排斥，所以在等離子環境中進行PII處理時，等離子體中的電子自動完成電荷中和。
