Introdução: A sepse é uma das principais causas de internação e óbito em Unidade de Terapia Intensiva (UTI). A taxa de mortalidade em crianças com sepse grave pode chegar a 50% em países em desenvolvimento. O conhecimento de suas peculiaridades e a implantação de diretrizes que visam uma boa hemodinâmica e melhora da perfusão tecidual têm impacto positivo na sobrevivência. Descrição do caso: Lactente de 5 meses, vacinas desatualizadas, histórico de quadro gripal por 8 dias, tosse produtiva. No 9º dia evolui com astenia e dispnéia, foi admitido grave, instável, hipotérmico, hipotenso, com perfusão capilar diminuída, creptações e sibilos difusos, atelectasia pulmonar, com insuficiência respiratória aguda, bronquiolite aguda e pneumonia bacteriana; foi intubado e transferido para UTI. Iniciado Ceftriaxona e Claritromicina. Permaneceu sob ventilação mecânica por 3 dias. Hemocultura demonstrou crescimento de Staphylococcus saprophyticus, aspirado brônquico e swab nasal evidenciaram Pseudomonas aeruginosa. Procedeu-se a troca dos antibióticos, iniciando-se Meropenem e Amicacina. Apresentou boa evolução clínica recebendo alta após 23 dias internado. Após dois dias retornou para reavaliação, apresentando febre, anemia intensa, leucopenia e abscesso em braço direito. Evoluiu gravíssimo, com dispneia acentuada, icterícia, distensão abdominal, esplenomegalia, hematúria macroscópica, hipotensão, diagnosticado com sepse e choque séptico. Um hemograma sugestivo, não confirmada, de Leucemia Linfocítica Aguda. Foi novamente encaminhada para UTI, tratado com Ciprofloxacino e Vancomicina. Hemocultura evidenciou cepas de Klebsiella pneumoniae ssp pneumoniae e swab anal com cepas de Enterococcus faecalis. Foi a óbito por choque séptico após 8 dias de reinternação. Conclusão: A análise da evolução desse quadro, no qual a criança apresentou crescimento de diversos patógenos demonstra os riscos relacionados à assistência à saúde: ventilação mecânica, sedação, acessos venosos e assepsia da equipe de saúde. Observou-se evolução para forma grave de sepse com culturas positivas para patógenos nosocomiais de alta patogenicidade. Isso demonstra a importância da vigilância epidemiológica frente aos procedimentos que facilitam a veiculação de agentes hospitalares, bem como expõe a necessidade de cuidados intensos e utilização de protocolos que privilegiem estratégias de redução da infecção hospitalar. Por outro lado, deixa evidente, também, a necessidade do diagnóstico, rápido, de doenças de base suspeitadas, bem como da vacinação atualizada.