Introdução: O câncer de mama é o que mais acomete as mulheres e pode trazer consequências funcionais. Objetivo: Avaliar os efeitos da mastectomia radical modificada sobre a propriocepção, sensibilidade e funcionalidade do membro homolateral a cirurgia e relacionar a sensibilidade com a propriocepção. Métodos: As avaliações foram no período pré-operatório e pós-operatório de 60 dias, utilizando-se o cinesiômetro, estesiômetro e o questionário Disabilities of the Arm, Shoulder and Hand (DASH). Resultados: Foram avaliadas 8 mulheres. Não houve diferença de funcionalidade no pré e pós-operatório (p = 0,156), na sensibilidade para os nervos torácico longo (p = 0,783) e intercostobraquial (p = 0,423), e propriocepção (p = 0,672). Houve correlação da sensibilidade nos dermátomos dos dois nervos com a propriocepção (r = 0,920 e r = 0,723). Conclusão: O tratamento do câncer não teve influência expressiva sobre a propriocepção, sensibilidade e funcionalidade, mas encontrou-se relação entre sensibilidade e propriocepção do membro superior.Palavras-chave: propriocepção, fisioterapia, mastectomia, neoplasias.