Resumo A agenesia de carótida interna é uma anomalia rara. Na maioria dos casos, é assintomática devido às anastomoses que podem estar presentes, mas pode estar associada a complicações, principalmente quando evidenciada a presença de outras alterações anatômicas ou doença aterosclerótica grave. Relatamos o caso de uma paciente feminina de 63 anos, hipertensa e diabética, com história de cirurgia prévia para clipagem de aneurisma cerebral. Na investigação através de eco-Doppler e angiotomografia de carótidas e vertebrais, foi evidenciada agenesia unilateral da artéria carótida interna esquerda. Este relato objetiva chamar atenção para a importância de se suspeitar de malformações vasculares durante a investigação de quadros neurológicos. A agenesia de carótida interna tem uma importante associação com aneurismas intracerebrais, e é possível poupar o paciente de graves complicações quando estes são identificados a tempo.