O objetivo do estudo foi avaliar a prevalência e impacto do descalonamento antimicrobiano realizado no tratamento da sepse em pacientes internados na Unidade de Terapia Intensiva (UTI) de um hospital universitário. Foi um estudo observacional retrospectivo em um hospital universitário do Paraná, Brasil, com dados coletados de prescrições médicas e prontuários eletrônicos. A análise farmacoeconômica utilizou preços disponíveis na lista da CMED. Os resultados foram comparados entre os grupos: descalonamento, escalonamento e manutenção. Entre os 84 pacientes incluídos, o descalonamento foi implementado em 57,2% deles, sendo em 91,7% por estreitamento de espectro. Não houve diferença de mortalidade e tempo de internação em UTI entre os grupos (p > 0,05). O tempo de internação hospitalar foi maior no grupo descalonamento (p= 0,028). O custo médio de tratamento antimicrobiano foi de US$ 547,22 por paciente. Os custos do tratamento dirigido foram menores no grupo descalonamento versus escalonamento (p= 0,001). Não houve diferença significativa no custo total da terapia antimicrobiana entre os grupos descalonamento e escalonamento (p= 0,204). Em 40% dos tratamentos descalonados por estreitamento de espectro foram realizados de forma inadequada. O grupo manutenção apresentou o menor custo final de tratamento. Neste estudo foi demonstrada uma alta prevalência de descalonamento antimicrobiano, sem impacto na mortalidade e tempo de internação em UTI. Apesar de não ter sido encontrado diferença significativa entre os grupos, o grupo descalonamento teve um menor custo total comparado ao grupo escalonamento.