Introdução: Devido ao amplo espectro de doenças hematológicas, e à falta de médicos hematologistas e exames especializados em várias instituições que prestam atendimento ao SUS, a definição de diagnóstico de alguns pacientes pode ser dificultosa. Objetivo: Trata-se de discussão de um caso clínico de paciente com diagnóstico indefinido entre leucemia linfocítica crônica (LLC), mieloma múltiplo (MM) e linfoma. Materiais e métodos: As informações foram obtidas em revisão de prontuário e registro fotográfico dos exames realizados no período de internação. Relato de caso: Paciente, sexo feminino, 45 anos, internada em junho de 2019, na Unidade de Terapia Intensiva devido a acidente vascular cerebral (AVC) sem identificação da modalidade, tromboembolismo pulmonar (TEP) e histórico de suspeita de neoplasia hematológica em investigação inicial três dias antes da internação. Os sintomas se iniciaram em dezembro de 2018 e a paciente evoluiu com quadro infeccioso e insuficiência renal crônica em estado afebril. Os exames de celularidade e imunofenotipagem da medula óssea (MO) quando comparados com os valores de referência (VR) apresentaram precursores mieloides reduzidos (0,43% VR 0,75 a 1,9%), pequeno aumento da linhagem neutrofílica (57,06% VR 47%) e padrão anormal de distribuição dos marcadores CD11 vs CD13 vs CD16, CD10 negativo (anormal) e CD15 heterogêneo (anormal). Na linhagem monocítica foi observado um discreto aumento (3,3% VR 2%) e na linhagem linfoide notou-se diminuição (2,41% VR 16%) suspeitando-se de linfopenia. Também se observou diminuição na linhagem eritroide (25% VR 30-35%) e padrão anormal de distribuição antigênica dos marcadores CD36 vs CD71 vs CD105. A MO apresentava eosinofilia (11,2% VR 0,3-4%). O hemograma evidenciou anemia por doença crônica, leucocitose (16.800/mm3), plaquetopenia (12.000/mm3) e anisocitose. Os demais hemogramas têm o mesmo padrão descrito. Discussão: A apresentação de anemia por doença crônica e plaquetopenia associadas à contagem de leucócitos e neutrófilos aumentados, sem formas imaturas no sangue periférico, sugerem um quadro infeccioso. A literatura destaca que eventos trombóticos venosos e arteriais podem acometer até 35% dos pacientes com MM, podendo, portanto, justificar o quadro inicial de AVC e TEP. A insuficiência renal apresentada também é uma complicação frequente em pacientes com MM, mas a linfopenia na MO não seria compatível com um quadro típico de MM. Os antígenos CD10, CD15 e CD13 anormais são encontrados em 6%, 7% e 31%, respectivamente, dos casos de MM, mostrando que essa poderia ser uma manifestação atípica da doença. A taxa reduzida de precursores mieloides, linhagem linfoide e aumento da linhagem monocítica indicam acometimento da MO. Por mais que as manifestações clínicas possam ser derivadas de uma outra doença maligna, em seu quadro típico, como linfoma e a LLC, a ausência de linfócitos atípicos no hemograma associada a linfopenia não permite chegar à uma conclusão definitiva. A infiltração observada no tecido ósseo sugere MM ou linfoma infiltrado, apesar da linfopenia incompatível. Conclusão: Devido a variada apresentação clínica e a ausência de algumas informações laboratoriais e de imagem a paciente evoluiu a óbito sem um diagnóstico conclusivo. Isso reforça a necessidade de serviços de hematologia para auxílio no fechamento de diagnóstico de alguns pacientes.