O cefepima é um antimicrobiano extensamente utilizado no ambiente hospitalar. Durante as fases de desenvolvimento o medicamento se demonstrou seguro e por isso foi aprovado e comercializado. Após a comercialização do cefepima, relatos de casos envolvendo uma reação adversa grave foram surgindo. A Neurotoxicidade Induzida por Cefepima (NIC) é uma reação que ocorre, na maioria das vezes, em pacientes que apresentam disfunção renal, danos na barreira hematoencefálica ou com idade avançada. O ajuste de dose deve ser feito conforme a depuração de creatinina, a fim de prevenir a reação adversa. Dentre os sintomas estão sonolência, tremores, mioclonias, agitação, rebaixamento do nível de consciência, convulsões e coma. O eletroencefalograma pode ser utilizado para auxiliar no diagnóstico, mas não é específico para essa condição. Neste artigo apresentaremos um relato de caso de uma mulher de 52 anos, com insuficiência renal aguda, que apresentou a NIC após o uso de cefepima, apesar dos ajustes de dose conforme função renal. A paciente apresentou os sintomas mesmo após a suspensão do medicamento e a hemodiálise não reverteu o quadro. Características fisiológicas da paciente podem ter contribuído para o desfecho do caso. A descrição dos casos de NIC na literatura é importante para melhor compreensão da fisiopatologia que envolve a reação adversa e prevenção de novos casos.