RESUMO Objetivo: analisar o fluxo do atendimento de pacientes em um serviço de hemodinâmica sustentado no pensamento Lean com base no Mapa de Fluxo de Valor. Método: estudo de caso, exploratório-descritivo, realizado no serviço de hemodinâmica de um hospital público universitário do sul do Brasil. A coleta de dados ocorreu por meio de observação participante com doze integrantes da equipe multiprofissional e entrevistas com cinco participantes no período de maio de 2021 a fevereiro de 2022. A análise sustentou-se no referencial Lean e nas etapas previstas no Mapa de Fluxo de Valor. Resultados: elaborou-se o Mapa de Fluxo de Valor da situação atual do serviço, identificando-se fornecedores e clientes do processo e seus requisitos. Elencaram-se 61 problemas relacionados a requisitos não atendidos, dos quais 12 foram priorizados, a fim de promover o planejamento de melhorias. Conclusão: com o Mapa de Fluxo de Valor foi possível estabelecer prioridades de melhoria que impactam no desempenho operacional do serviço. Identificou-se que melhorias relacionadas à padronização das atividades minimizam os desperdícios de falha e espera, que foram os mais prevalentes no serviço, entre outros observados.