本发明公开了一种诊断和预后评估肺癌的生物标志物组合及其应用，属于生物医药技术领域，该生物标志物组合包括hsa‑miR‑21‑5p、hsa‑miR‑10b‑5p和hsa‑miR‑9‑5p。本发明基于大规模高通量肺癌测序数据和生物信息学分析，建立Cox风险预测模型，筛选出能有效预判非小细胞肺癌的miRNA组合，对3种miRNAs进行特异性检测能达到诊断和/或预后评估非小细胞肺癌的目的；并且通过肺癌细胞生长抑制检测等实验发现，3种miRNA反义寡核苷酸（抑制剂）组合物能够有效抑制肿瘤细胞生长；可见，本发明为临床诊断和治疗非小细胞肺癌提供了新的靶点。