Introdução: Apesar do aumento na sobrevida de pacientes com neoplasias de mama, muitas persistem com ansiedade, depressão, fadiga e dor mesmo após o tratamento anticancerígeno, fatores associados a uma pior qualidade de vida. Objetivo: Avaliar a influencia do treinamento combinado na ansiedade, depressão, dor e fadiga em pacientes com câncer de mama. Método: Ensaio controlado randomizado com 26 pacientes em quimioterapia, radioterapia ou acompanhamento clinico em um centro de referência em tratamento de câncer, com idade 30 a 59 anos, não praticantes de treinamento físico nos últimos três meses. O grupo experimental (GE) (n=13) foi submetido a três sessões por semana de treinamento aeróbico e resistido em 12 semanas, com duração de 60 minutos, e duas sessões de treinamento de flexibilidade por semana com duração de 20 segundos em três series. O grupo controle (GC) (n=13) realizou somente o tratamento hospitalar convencional. Todas as avaliações foram realizadas no tempo basal e após 12 semanas. Resultados: As pacientes do GE apresentaram redução significativa da ansiedade (p=0,0242), intensidade da dor (p=0,0290) e dimensão comportamental da fadiga (0,0033). Não foram observadas diferenças na depressão (p=0,0803), interferência da dor nas atividades habituais (p=0,0933) e dimensões afetiva (p=0,0583) e sensorial/cognitiva/emocional (p=0,5525) da fadiga. O GC permaneceu inalterado em todas as variáveis. Conclusão: O treinamento combinado, envolvendo exercícios aeróbios, de resistência e de flexibilidade durante 12 semanas, apresenta efeitos benéficos na ansiedade, fadiga e dor em pacientes com câncer de mama.