Proteínas de choque térmico (HSP) são moléculas intracelulares multifuncionais que, eventualmente, podem estar envolvidas na malignização celular. Terapia fotodinâmica (TFD) pode levar à redução do tumor e vasos sanguíneos ao redor. Objetivo foi avaliar ação da TFD sobre as HSPs em células neoplásicas de carcinoma de laringe humana (HEp-2). As células foram irradiadas com LED a 660 nm, 5 J/cm2, 70 mW, por 3 minutos e 20 segundos; incubadas por períodos de 24, 48 e 72 horas; após os períodos de incubação foi realizada a extração de proteínas e corrido gel de poliacrilamida para avaliação das proteínas por Western-Blotting. As células foram imunomarcadas com anticorpos anti-HSP27, anti-HSP70 e anti-HSP90 e analisadas no microscópio confocal. A viabilidade celular foi avaliada pelo teste de cristal violeta. No gel de poliacrilamida foram identificadas bandas próximas a 27 kDa, 70 kDa e 90 kDa. Nas fotomicrografias observou-se redução do número de células após TFD, comprovado por teste de viabilidade (cristal violeta); e intensa marcação de HSPs após TFD, principalmente próximas ao núcleo. Concluiu-se que HSP27, HSP70 e HSP90 são muito produzidas em células HEp-2. TFD foi eficaz devido à redução do número de células e considerada opção viável para o tratamento dessa doença. Embora seja relatada a participação das HSPs 27, 70 e 90 como protetoras das células tumorais, nossos resultados indicam que a TFD ativa tais proteínas para a redução das células tumorais.