RESUMOIntrodução: 15% dos casos de síndrome de Cushing ACTH-dependente devem-se a tumor ectópico. Técnicas bioquímicas e radiológicas têm sido desenvolvidas para ajudar na distinção entre produção ectópica ou hipofisária de ACTH. Objetivo: Relato de síndrome de Cushing ACTH-dependente, cuja definição diagnóstica foi realizada por cateterização bilateral de seio petroso inferior. Relato de caso: Mulher, 47 anos, com amenorreia, ganho de peso, fraqueza, hipertensão arterial, osteoporose e transtorno de humor. Ao exame, fácies em lua cheia e giba dorsal, estrias violáceas abdominais de 1,5 cm, membros inferiores com edema. A investigação laboratorial detectou hipercortisolismo ACTH-dependente. Teste de supressão com dexametasona (16 mg) sugeriu produção ectópica de ACTH. Entretanto, exames de imagem não detectaram lesões no sistema nervoso central ou fora dele responsáveis pelo excesso hormonal. A paciente foi encaminhada a outro serviço para realização de cateterização de seio petroso inferior, que não evidenciou gradiente entre os níveis de ACTH dosados próximo à glândula comparados à periferia, confirmando a origem ectópica do ACTH. Novos exames de imagem evidenciaram tumor em timo. Paciente foi submetida à videotoracoscopia com exérese da lesão, recebendo alta no 10º pós operatório com normalização dos níveis de cortisol e ACTH. Conclusão: A cateterização bilateral de seio petroso inferior é o teste que oferece maior sensibilidade e especificidade na diferenciação entre produção hipofisária e ectópica de ACTH. Uma vez que os exames de imagem iniciais não evidenciaram tumor, esse teste foi essencial na confirmação da etiologia ectópica do ACTH, o que motivou nova investigação e, consequente, diagnóstico e tratamento.Palavras-Chaves: Síndrome de Cushing. Síndrome de ACTH ectópico. Amostragem do seio petroso.