Nos últimos anos, as empresas têm reconhecido a importância de eliminar desperdícios em seus processos. Essa percepção levou ao desenvolvimento de metodologias voltadas para a redução de desperdícios na linha de produção. Duas dessas metodologias se destacam: o Lean Manufacturing e o Six Sigma. A integração dessas abordagens resultou no Lean Six Sigma, uma poderosa ferramenta para otimização de processos industriais. Este estudo tem como objetivo a implementação da metodologia Lean Six Sigma para reduzir a variabilidade na eficiência de uma caldeira de recuperação em uma empresa de fabricação de celulose e papel sediada no Paraná, Brasil. Para alcançar esse objetivo, foi adotada a estrutura DMAIC (Definir, Medir, Analisar, Melhorar e Controlar), complementada pela ferramenta SIPOC (Supplier, Input, Process, Output, Customer). Ao longo do estudo, foram calculados o nível sigma do processo, assim como os índices de Cp e Cpk. Além disso, foram aplicadas técnicas como o Diagrama de Ishikawa, FMEA (Análise de Modo e Efeito de Falha), matriz de priorização, aplicação versus impacto e o checklist de verificação. Os resultados demonstraram uma melhoria significativa no processo estudado: a eficiência da caldeira de recuperação evoluiu de um nível de 2 sigma para 3 sigma. Houve uma importante redução de 76% nos defeitos por milhão de oportunidades, enquanto o percentual de defeitos caiu de 30,9% para 6,68%. Esses resultados evidenciam a eficácia da aplicação da metodologia Lean Six Sigma na empresa.