As administrações públicas têm enfrentado cobranças sociais e políticas para melhorar seu desempenho e o gerenciamento de projetos é uma ferramenta a qual ajuda no atendimento a essa demanda. Os métodos tradicionais de gerenciamento de projetos aparentam potencializar alguns riscos de insucesso, que podem ser mitigados por meio de metodologias ágeis. Entretanto, a adoção dessas metodologias pela administração pública brasileira ainda é tímida. Neste contexto, o presente estudo tem por objetivo verificar a aplicabilidade das metodologias ágeis no setor público brasileiro e identificar seus maiores desafios. A pesquisa foi realizada por meio de um estudo de caso de um projeto ágil conduzido pela Receita Estadual do Paraná. Além de observação e análise documental, aplicou-se um questionário estruturado. Primeiramente, buscou-se extrair as percepções dos entrevistados sobre as técnicas ágeis quanto ao seu impacto positivo ou negativo no desempenho do projeto. Em seguida, foram apresentados os principais problemas e desafios para a adoção de metodologias ágeis no setor público, procurando identificar os mais críticos. Os resultados do estudo (1) indicam que as maiores dificuldades enfrentadas são os problemas com relação aos prazos, a falta de conhecimento e experiência da equipe sobre a metodologia, as incertezas sobre o papel dos patrocinadores e aspectos relacionados à comunicação no projeto, e (2) sugerem que as abordagens Scrum e Kanban melhoraram as perspectivas de sucesso do projeto. Esse artigo contribui para as pesquisas de práticas ágeis no setor público e apoia seus praticantes no enfrentamento dos desafios mais relevantes.