O presente estudo objetiva descrever os Cuidados Paliativos (CP) em pacientes pediátricos portadores de leucemia, abordando os principais desafios enfrentados pelos profissionais de enfermagem. Metodologia: Trata-se de uma pesquisa bibliográfica descritiva e exploratória de abordagem qualitativa, através de uma revisão integrativa da literatura. A coleta de dados foi realizada na Biblioteca Virtual em Saúde (BVS), SciELO e MEDLINE/PubMed. Utilizou-se os seguintes descritores, conforme DeCS/MeSH: ‘Cuidados Paliativos’, Pediatria e Leucemia. O cruzamento destes termos ocorreu a partir do operador booleano AND. Foram encontrados 203 artigos nas bases de dados, após adicionar os critérios o número reduziu para 76. Após análise, selecionou-se 16 publicações para a elaboração desta pesquisa. Resultados: Observa-se que os CP contribuem na melhora da qualidade de vida dos pacientes portadores de leucemia e de seus familiares. Entretanto, devido a assistência técnica e emocional ser complexa, alguns desafios são enfrentados pela equipe de enfermagem. Considerações Finais: Conclui-se que os CP podem aliviar os sintomas físicos, sociais, psicológicos e espirituais, além disso, proporciona avanços no processo como diminuição no número de visitas à emergência e redução de internações hospitalares. Os familiares também mostraram grande melhora no estabelecimento de CP, apresentando diminuição dos quadros de ansiedade, depressão e estresse. Por fim, a equipe de enfermagem enfrenta desafios emocionais, organizacionais e educacionais.