Detalhamento do caso: Recém-nascido do sexo feminino, idade gestacional de 33 semanas, internada na unidade de terapia intensiva neonatal devido a síndrome da membrana hialina. Evoluiu com quadro de sepse, necessitando de antibioticoterapia e instalação de cateter venoso central em membro superior direito. Após persistência da sepse, foi solicitado ecocardiograma que visualizou imagem de trombo em átrio direito de provável etiologia séptica, pedunculado, móvel, aderido ao septo atrial. Paciente foi submetida a trombólise e evoluiu com melhora clínica e seguimento ambulatorial após alta hospitalar. Discussão: A persistência de quadro sépticos em recém-nascidos leva a suspeita de trombos sépticos, principalmente quando há instalação de cateter venoso central, que é considerado o maior fator de risco. O diagnóstico é feito preferencialmente através do ecocardiograma ou arteriografia contrastada e o tratamento consiste na retirada dos cateteres e terapia com trombolíticos.