A trombose séptica do seio cavernoso é uma complicação rara de infecções envolvendo os seios paranasais e pode levar a formação de aneurismas carotídeo-cavernosos. O objetivo deste estudo foi descrever o caso clínico de um paciente com um pseudoaneurisma micótico na artéria carótida, após um quadro de sinusite esfenoidal que evoluiu para uma síndrome cavernosa. Paciente feminino, sete anos de idade, com histórico recente de sinusite esfenoidal, apresentou sinais de irritação meníngea, confusão mental e febre de forte intensidade. A avaliação da ressonância nuclear de crânio mostrou áreas sugestivas de infartos agudos secundários à vasculite por meningite e tromboflebite do seio cavernoso esquerdo, com formação de um pseudoaneurisma na artéria carótida interna. Evoluiu com ptose e paralisia completa do globo ocular à esquerda, associada a edema periorbitário à esquerda com turvação visual. Recebeu antibioticoterapia por aproximadamente cinco semanas e foi realizado procedimento endovascular com boa evolução clínica posterior. Portanto, este estudo destaca a importância de uma alta suspeição diagnóstica para instituir o tratamento precoce e aumentar a sobrevida, evitando a morbimortalidade infantil.