Objetivo: Analisar o custo-efetividade da trombólise com alteplase no tratamento de acidente vascular isquêmico (AVCi) agudo em até 4,5 horas após início dos sintomas em comparação com tratamento clínico conservador, sob a perspectiva do Sistema Único de Saúde (SUS) no Brasil. Métodos: Construiu-se um modelo de Markov para simular o tratamento de AVCi agudo e suas consequências em curto e longo prazo. Foram conduzidas análises de custo-efetividade (anos de vida ganhos, AVG) e custo-utilidade (anos de vida ajustados pela qualidade de vida, QALY), considerando um horizonte temporal de tempo de vida. Parâmetros de eficácia e segurança foram obtidos em uma metanálise de dados individuais, considerando tratamento em até 3 horas e 3-4,5 horas. Os custos agudos e crônicos foram obtidos por análise secundária de dados de um hospital público brasileiro e expressos em reais (R$). Foram conduzidas análises de sensibilidade determinística e probabilística. Utilizou-se como limiar de disposição a pagar (LDP) 1 PIB (produto interno bruto) per capita para 2019 no Brasil (R$ 31.833,50). Resultados: O tratamento com alteplase vs. conservador resultou em incremento de 0,22 AVG, 0,32 QALY e R$ 4.320,12 em custo, com razão de custo-efetividade incremental (RCEI) estimada em R$ 19.996,43/AVG e R$ 13.383,64/QALY. Ambas as estimativas foram mais sensíveis a variações na efetividade e nos custos de tratamento agudo com alteplase. Para RCEI/AVG e RCEI/QALY, 70,7% e 93,1% das simulações na análise de sensibilidade probabilística estavam abaixo do LDP, respectivamente. Conclusões: O tratamento com alteplase até 4,5 horas após o início dos sintomas tem elevada probabilidade de ser custo-efetivo na perspectiva do SUS.