Os biomarcadores desempenham um papel crucial na prática clínica, permitindo diagnósticos precoces e tratamentos personalizados. Neste contexto, o pré-tratamento eficaz das amostras humanas é fundamental para otimizar a deteção e quantificação de biomarcadores. Este artigo de revisão aborda os principais desafios na análise de biomarcadores clínicos, destacando os sistemas aquosos bifásicos com líquidos iónicos (SAB-LI) como uma solução inovadora para o pré-tratamento de amostras humanas. Quando devidamente projetados, os SAB-LI oferecem diversas vantagens em relação aos métodos convencionais, proporcionando maior eficiência, seletividade, biocompatibilidade e custo-benefício. O seu potencial é evidenciado pela integração com diversas técnicas analíticas, melhorando a sensibilidade e precisão na análise de biomarcadores em amostras de urina, sangue e saliva. Vários estudos demonstram o potencial dos SAB-LI, posicionando-os como ferramentas promissoras na medicina moderna.