Objetivo: Visa demonstrar a associação da quimioterapia ao possível diagnóstico de Leucoencefalopatia Multifocal Progressiva (LEMP) em paciente vivendo com o HIV. Relato de caso: Masculino, 31 anos, pessoa vivendo com HIV, em tratamento regular, diagnosticado com Linfoma de Burkitt e iniciado tratamento com o protocolo CODOX-M-IVAC (doxorrubicina, ciclofosfamida, citarabina, metotrexato e vincristina). Após o segundo ciclo deste protocolo, o paciente evoluiu com sintomas neurológicos e motores. À eletroneuromiografia evidenciou polineuropatia periférica de padrão axonal e desmielinizante atribuída a vincristina. Substituído pelo protocolo da-EPOCH (etoposídeo, ciclofosfamida, doxorrubicina) com omissão da vincristina. Realizou PET-CT que evidenciou boa resposta ao tratamento (Deauville 2). Retornou ao serviço por quadro de cefaleia, vômitos incoercíveis e estrabismo, levantando-se a possibilidade de paralisia facial periférica de provável etiologia herpética, tendo iniciado aciclovir e solicitado ressonância magnética de crânio para diagnósticos diferenciais. À RNM evidenciou espessamento de glândula lacrimal esquerda, extensas áreas de alteração de sinal branca dos centros semiovais, regiões ganglionares, corpo caloso, pedúnculos cerebelares e núcleos dentados cerebelares, podendo estar relacionado a encefalopatia por HIV, infiltração neoplásica secundária ou leucoencefalopatia multifocal progressiva. Evoluiu com confusão mental e dois episódios de crises convulsivas tônico-clônico generalizadas. Realizada TC de crânio com achados possivelmente relacionados a edema cerebral difuso. Encaminhado para leito de terapia intensiva, com necessidade de intubação orotraqueal. Durante a internação, fora avaliado por médico hematologista, sendo prescrito ácido folínico devido a hipótese de leucoencefalopatia associada ao metotrexato. Paciente não apresentou melhora clínica ao medicamento, aumentando a possibilidade já aventada de leucoencefalopatia multifocal progressiva. Seguiu em declínio importante, sendo paliativado por limitações terapêuticas e gravidade da doença, evoluindo a óbito. Discussão: Pacientes convivendo com o HIV possuem uma alta chance de desenvolver linfoma não-Hodgkin, sendo o segundo tipo de câncer mais frequente neste grupo. O HIV não é considerado um vírus oncogênico, mas a imunossupressão decorrente da infecção favorece a infecção por vírus oncogênicos. O tratamento para linfoma não-hodgkin ainda é discutido, sendo o atual protocolo utilizado relacionado a um maior risco de toxicidade e maiores chances de infecções oportunistas associadas. Neste contexto, surge a leucoencefalopatia multifocal progressiva (LEMP), doença desmielinizante do sistema nervoso central em decorrência da infecção de oligodendrócitos pelo vírus JCV, um poliomavírus de DNA normalmente adquirido durante a infância e que permanece latente no organismo, podendo ser reativado principalmente em pacientes imunodeprimidos. Os sintomas comuns são o déficit visual e demência progressiva, sendo o comprometimento motor mais tardio, se comportando como uma síndrome do neurônio motor superior. Conclusão: Dessa forma, conclui-se que há relação causal entre este paciente imunossuprimido, pelo HIV ou por tratamento oncológico instituído, ao diagnóstico de LEMP. Devido às limitações terapêuticas apresentadas, salienta-se a importância da realização de diagnósticos precoces de doenças oportunistas em pacientes destes grupo, configurando ainda um desafio diagnóstico para tal.