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RESUMO Objetivo: Avaliar as concentrações séricas e a variação de vitamina D em pacientes com sepse grave ou choque séptico e indivíduos controles na admissão e após 7 dias de internação na unidade de terapia intensiva, correlacionando-os com a gravidade da disfunção orgânica. Métodos: Estudo caso-controle, prospectivo e observacional em pacientes com mais de 18 anos com sepse grave ou choque séptico pareados com grupo controle. Foi realizada dosagem sérica de vitamina D na inclusão (D0) e no sétimo dia (D7). Definiu-se deficiência grave se vitamina D < 10ng/mL, deficiência se entre 10 e 20ng/mL, insuficiência se entre 20 e 30ng/mL e suficiência se ≥ 30ng/mL. Consideramos melhora a modificação para qualquer classificação mais elevada, associada ao incremento de 50% dos valores absolutos. Resultados: Incluímos 51 pacientes (26 sépticos e 25 controles). A prevalência de concentrações de vitamina D ≤ 30ng/mL foi de 98%. Não houve correlação entre a concentração sérica de vitamina D no D0 e o escore SOFA no D0 ou com sua variação após 7 dias, tanto na população geral quanto nos sépticos. Pacientes com melhora da deficiência tiveram melhora no escore SOFA no D7 (p = 0,013). Conclusão: Na população estudada, os pacientes sépticos apresentaram melhora das concentrações séricas de vitamina D no sétimo dia em comparação com controles. Encontramos associação entre a melhora das concentrações de vitamina D e a maior redução da intensidade de disfunção orgânica. ABSTRACT Objectives: To evaluate the serum concentrations of vitamin D and their variations in patients with severe sepsis or septic shock and in control subjects upon admission and after 7 days of hospitalization in the intensive care unit and to correlate these concentrations with the severity of organ dysfunction. Methods: This case-control, prospective, observational study involved patients aged > 18 years with severe sepsis or septic shock paired with a control group. Serum vitamin D concentrations were measured at inclusion (D0) and on the seventh day after inclusion (D7). Severe deficiency was defined as vitamin D levels < 10ng/ml, deficiency as levels between 10 and 20ng/ml, insufficiency as levels between 20 and 30ng/ml, and sufficiency as levels ≥ 30ng/mL. We considered a change to a higher ranking, together with a 50% increase in the absolute concentration, to represent an improvement. Results: We included 51 patients (26 with septic shock and 25 controls). The prevalence of vitamin D concentration ≤ 30ng/ml was 98%. There was no correlation between the serum concentration of vitamin D at D0 and the SOFA score at D0 or D7 either in the general population or in the group with septic shock. Patients with improvement in vitamin D deficiency had an improved SOFA score at D7 (p = 0.013). Conclusion: In the population studied, patients with septic shock showed improvement in the serum concentrations of vitamin D on the seventh day compared with the controls. We also found a correlation between higher vitamin D concentrations and a greater decrease in the severity of organ dysfunction.