A indústria alimentícia faz uso de conservantes químicos a fim de diminuir a deterioração dos alimentos e a presença de micro-organismos patogênicos que podem causar diversas doenças nos consumidores. Dentre estes conservantes está o sorbato de potássio que é amplamente utilizado na indústria de alimentos. Porém, o uso excessivo de conservantes químicos tem sido motivo de preocupação devido a suas reações adversas. Uma alternativa para isso seria a substituição desses conservantes químicos por compostos naturais eficazes contra bactérias importantes em alimentos. Diante disso, o estudo avaliou o potencial sinérgico entre sorbato de potássio (SP) e os compostos naturais: carvacrol (CRV), cinamaldeído (CIN) e eugenol (EUG) sobre Salmonella Typhimurium, Staphylococcus aureus e Escherichia coli. O ensaio de sinergismo foi realizado pelo método de microdiluição em caldo em microplacas de 96 poços e determinado pelo cálculo da Concentração Inibitória Fracionada (CIF). Para isso, os compostos naturais e sorbato de potássio, nas concentrações iniciais de 2500 μg mL^-1 e 160 mg mL^-1, respectivamente, foram combinados num esquema de “checkerboard”. A cada poço foram adicionados 10μL de suspensões bacterianas com concentração de 5x10⁶ UFC ml ^-1, padronizadas de acordo com o tubo 0,5 da escala de Mc Farland e diluído em caldo Mueller Hinton, e a microplaca foi incubada a 35°C por 18 a 48 h. A CIF foi determinada pela fórmula CIF (A) + CIF (B), onde CIF.A = (Concentração inibitória mínima (CIM) de A combinado/CIM de A isolado) e CIF.B = (CIM de B combinado/CIM de B isolado). Os resultados foram interpretados como efeito sinérgico (CIF < 0.5); aditivo (0.5 ≤ CIF ≤ 1); indiferente (1 < CIF ≤ 4) ou antagônico (CIF > 4). Nos testes com S. Typhimurium, a combinação de SP + CRV e, também, SP + EUG, se mostraram sinérgicas; enquanto que a combinação SP + CIN foi aditiva. Em E. coli a combinação de SP + CRV foi aditiva, de SP + CIN sinérgica e SP + EUG indiferente. Já em S. aureus a combinação de SP + CRV e, também, SP + EUG se mostraram indiferentes, e SP + CIN aditiva. Com isso, foi possível concluir que alguns compostos naturais possuem efeito sinérgico quando associados ao sorbato de potássio, podendo se tornar uma alternativa para diminuir a fração de conservantes químicos atualmente utilizados na indústria alimentícia.