INTRODUÇÃO: A Unidade de Terapia Intensiva é um ambiente destinado a oferecer suporte especializado de assistência à saúde destinado a pacientes em estado crítico na busca do restabelecimento das funções vitais desse indivíduo. Essa unidade dispõe de aparatos tecnológicos e terapêuticos avançados, recursos materiais específicos e recursos humanos capacitados.OBJETIVO: Aplicar a Sistematização da Assistência de Enfermagem a um paciente idoso com polineuropatia em unidade de terapia intensiva. METODOLOGIA: Trata-se de um estudo qualitativo do tipo estudo de caso envolvendo um paciente internado em uma Unidade de Terapia Intensiva de um Hospital Universitário do Rio Grande do Norte. Os dados foram coletados através de uma entrevista semiestruturada, parte integrante de uma tese de doutorado. Os dados foram coletados no primeiro semestre de 2016 por enfermeiras e alunos da graduação de enfermagem, devidamente treinados. A análise dos dados ocorreu por meio da investigação clínica ao paciente utilizando como ferramentas as taxonômicas de enfermagem. O projeto de pesquisa foi submetido e aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa do referido hospital, sob número de protocolo 848.997 e Certificado de Apresentação para Apreciação Ética 36883714.5.0000.5292. RESULTADOS: Foram elencados os seguintes diagnósticos de enfermagem: Mobilidade no leito prejudicada relacionado ao prejuízo neuromuscular e força muscular insuficiente evidenciado por capacidade prejudicada de reposicionar-se na cama e capacidade prejudicada para virar-se de um lado para o outro e, Integridade da pele prejudicada caracterizada alteração na sensibilidade evidenciada por alteração na integridade da pele. Foi elaborado um plano de cuidado com resultados e intervenções de enfermagem segundo as taxonomias de Classificação dos resultados de enfermagem e Classificação das intervenções de enfermagem. CONCLUSÃO: Percebe-se a importância do enfermeiro elencar um plano de cuidados voltados para atender as necessidades do paciente com polineuropatia internado em UTI, por se encontrar em vulnerabilidade, em um ambiente de risco e pelas características próprias do ciclo de vida.