A percepção dos benefícios gerados por implementação de melhoria de processos de software (SPI) é um fator motivacional para que organizações decidam adotar e manter práticas propostas em modelos de maturidade como MR-MPS-SW e CMMI-Dev. Com objetivo de contribuir para maior evidência dos possíveis benefícios da adoção de práticas propostas por modelos e normas internacionais de SPI, esta pesquisa englobou uma abordagem sistemática de coleta e análise de dados para identificar e catalogar informações sobre benefícios de SPI obtidos no estado da prática. O método contempla execução de um mapeamento sistemático da literatura e Expert Panel cujos resultados foram analisados utilizando procedimentos de análise temática com codificação baseada em Grounded Theory (GT). A análise dos 57 relatos de experiência de implementação de SPI selecionados e das 4 entrevistas com especialistas em SPI resultaram na identificação de 121 fichas de benefícios de SPI que foram organizadas em um catálogo de benefícios. A avaliação por especialistas mostrou indícios de que a estrutura é adequada e relevante ao contexto de SPI e de que o conteúdo poderia influenciar positivamente na motivação de equipe envolvida na SPI e da alta gestão.