A fenilcetonúria (PKU) é uma doença genética de caráter autossômico recessivo, sendo o erro congênito inato mais frequente relacionado ao metabolismo dos aminoácidos. Ela é caracterizada pela presença de uma mutação que altera a função de uma enzima responsável pela conversão do aminoácido fenilalanina (Fal) em tirosina no organismo. Isso gera o acúmulo de fenilalanina no sangue, que, em grandes concentrações, é tóxico para o organismo, já que a Fal atravessa a barreira hematoencefálica. A PKU clássica não tratada causa deficiência intelectual e convulsões. Os programas de detecção no período neonatal, o diagnóstico precoce e o tratamento amenizam o aparecimento dos sintomas. Apesar disso, tem-se observado certa neurotoxicidade em pacientes tratados com PKU. De modo que fazendo-se a análise de outros fatores envolvidos, além da neurotoxicidade devido às altas concentrações cerebrais de fenilalanina, ocorrem defeitos na síntese de neurotransmissores, alterações na mielinização cerebral, deficiência de tirosina plasmática e cerebral, neurotoxicidade de metabólitos da Fal, defeito na biossíntese de colesterol ou aumento do estresse oxidativo. Como a fenilcetonúria não tem cura, é necessário fazer uma dieta restrita em Fal de forma vitalícia, sendo ela eficaz para evitar sequelas neurocognitivas, acrescentando-se também a administração de uma fórmula especial ou tratamento com tetrahidrobiopterina (BH4). Além dos danos neurocognitivos, pacientes fenilcetonúricos sem controle metabólico apresentam maior risco de excesso de peso. Portanto, esse trabalho objetiva realizar uma revisão de literatura acerca dos danos neurológicos e do tratamento dietético e farmacológico com base na melhora da sintomatologia expressa pelos portadores da fenilcetonúria.