Introdução: O melanoma é um tipo de neoplasia comum em cães, frequentemente encontrado na pele, membros e dígitos. Mais da metade dos casos que acometem os dígitos são malignos e possuem prognóstico desfavorável pela rápida infiltração, chances de recidiva e metástase nos linfonodos da região. Objetivo: Relatar um caso de melanoma com metástase em linfonodo em um cão, diagnosticado no exame citológico. Material e métodos: Foi atendido na Clínica Veterinária Universitária da Universidade Federal do Tocantins, em Araguaína – TO, um cão, macho, adulto, sem raça definida, apresentando nódulo irregular, de consistência firme, aderido, coloração enegrecida, com lesão ulcerativa, exsudativa e sangrenta em dígito do membro pélvico esquerdo, linfonodo poplíteo esquerdo aumentado e nódulo localizado acima desse. Foi realizado exame ultrassonográfico da região de tíbia/fíbula, articulação do tarso, metatarso, falanges e linfonodo poplíteo esquerdo, e citologia do linfonodo e nódulos, sendo utilizada a técnica da punção por agulha fina (PAF). Resultados: À ultrassonografia identificou-se alterações periosteais, aumento amorfo de volume e opacidade em topografia de coxim, e aumento acentuado em topografia de linfonodo poplíteo associado à perda de definição e contorno, e aumento de opacidade, sendo sugestivo de metástase em linfonodo. No exame citológico do linfonodo identificou-se células redondas, algumas fortemente coradas, acompanhadas de estruturas granulares livres, compatíveis com linfócitos e corpúsculos linfogranulares. Havia também grupos de células redondas, invidualizadas, com menor relação núcleo:citoplasma, contendo grânulos enegrecidos, compatíveis com melanócitos. Nas preparações do nódulo localizado acima do linfonodo haviam células redondas, com moderada relação N:C, grânulos enegrecidos intracelular e livres no material, compatíveis com melanócitos. Ambas as análises foram sugestivas de metástase de melanoma. No exame citológico da lesão, os esfregaços apresentavam células redondas à alongadas, grandes, com citoplasma escasso à abundante, contendo grânulos marrons e núcleo grande, sugerindo melanoma. O tratamento indicado foi a amputação parcial do membro acometido acompanhada da retirada do linfonodo sentinela e o nódulo adjacente. Conclusão: A citologia mostrou-se um método eficiente no diagnóstico do melanoma e de sua metástase em linfonodo, podendo ser um exame recomendado para um diagnóstico rápido e preciso.