Introdução: Citomegalovírus (CMV) é um vírus da família Herpesviridae da qual a maioria dos adultos são portadores da forma latente. A reativação do CMV é comum nos pacientes transplantados e infectados pelo vírus da imunodeficiência humana. Descrição do Caso: Recentemente casos de CMV ativo foram diagnosticados durante sepse com incidência de 20 a 50. Internados na Unidade de Terapia Intensiva (UTI) no mesmo período, foram diagnosticados duas co-infecções de CMV em pacientes com choque séptico, através da detecção por reação de cadeia de polimerase para CMV. Primeira paciente, RBS, feminina, 13 anos de idade, portadora de Lúpus Eritematoso Sistêmico com insuficiência renal aguda dialítica por nefrite, recebeu corticóide e ciclofosfamida, após três dias evolui com pneumonia, choque séptico e pancreatite. Diagnosticado citomegalovirose no quarto dia de UTI e iniciado ganciclovir. Recebeu antibioticoterapia de amplo espectro, porém manteve quadro séptico. Segundo paciente, GLO, masculino, 4 anos de idade, portador de síndrome nefrótica cortico-resistente, recebeu ciclofosfamida e após 2 dias, evoluiu com pneumonia, sepse, insuficiência renal, disfunção miocárdica com trombose intracardíaca e síndrome da angústia respiratória. Necessitou de ventilação mecânica com altos parâmetros, diálise peritoneal e hemodiálise. Recebeu antibioticoterapia amplo espectro e ganciclovir por 22 dias após diagnosticado citomegalovirose no decimossexto dia de UTI. Ambos evoluíram para óbito. Discussão: Estes relatos mostram a associação de co-infecção por CMV em pacientes graves e sépticos com uma hospitalização mais prolongada e maior mortalidade. Conclusão: Ainda há necessidade de mais estudos analisando os impactos da co-infecção na condição clínica e melhora dos resultados após tratamento com ganciclovir.