Introducción. El divertículo de Zenker es una evaginación sacular ciega que puede presentarse a nivel faringoesofágico. No se conoce exactamente su incidencia en la edad pediátrica, constituyendo una patología muy infrecuente. La sintomatología es inespecífica, lo que dificulta el diagnóstico precoz y determina un mayor riesgo de complicaciones asociadas. Caso clínico. Paciente preescolar femenina con cuadro recurrente de emesis con deshidratación, posteriormente asociado a disfagia, a quien se le diagnosticó un divertículo de Zenker. Se realizó tratamiento quirúrgico con hallazgo intraoperatorio de dilatación esofágica, un área de estenosis secundaria al hallazgo incidental de un cuerpo extraño y divertículo de Zenker en la región lateral del esófago dilatado. Discusión. Esta patología es extremadamente rara, pero se debe tener en cuenta dentro de los diagnósticos diferenciales en pacientes con sintomatología faringo-esofágica. Conclusión. Se presenta una preescolar sin antecedente de procedimientos esofágicos o malformaciones congénitas asociadas con diagnóstico de un divertículo de Zenker y dilatación esofágica por un cuerpo extraño, tratada quirúrgicamente de forma exitosa.