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INTRODUÇÃO: A intoxicação de vitamina D em lactentes (níveis séricos de 25-hidroxivitamina D superiores a 150 ng/mL) é uma das causas para desenvolvimento de hipercalcemia, condição pouco frequente na pediatria. OBJETIVO: Relatar um caso de lactente com hipercalcemia grave por hipervitaminose D em lactente. RELATO DO CASO: Paciente masculino, 5 meses de vida, em aleitamento materno exclusivo encaminhado ao especialista com suspeita de alergia à proteína do leite de vaca por ausência de ganho de peso durante o mês anterior e presença de estrias de muco e sangue nas fezes. Além do failure to thrive, o paciente evoluiu com sonolência, apatia e hipotonia, quando foram realizados exames complementares que revelaram hipercalcemia (cálcio sérico de 17,40 mg/dL) e hipervitaminose D (180 ng/mL). Levantou-se a hipótese de intoxicação por vitamina D, confirmada pela análise laboratorial do suplemento fornecido ao lactente, que revelou concentração de vitamina D 46 vezes superior à prescrita pelo pediatra. CONCLUSÃO: Devido à alta suspeita diagnóstica de alergia à proteína do leite de vaca em lactentes atualmente, não pode haver descuido na investigação de outras causas diante de qualquer sintoma. Neste lactente, a evolução de failure to thrive, apatia, anorexia e hipotonia durante quatro meses motivou investigação que demonstrou uma hipercalcemia grave por uso de vitamina D manipulada.