Introdução: o Processo de Enfermagem (PE)1,2 é uma ferramenta importante para a assistência individualizada e integral ao paciente. Contudo, o PE ainda precisa ser implementado de forma mais abrangente em todas as suas fases, a fim de auxiliar o enfermeiro na tomada de decisões e no raciocínio clínico3,4. Objetivo: Investigar os desafios enfrentados pelos enfermeiros na operacionalização e documentação do PE em uma unidade de terapia intensiva neonatal de um hospital público universitário. Método: Tratou-se de um estudo transversal e descritivo, em que foi aplicado um instrumento para avaliar os registros de enfermagem dos prontuários. Os enfermeiros responderam a um questionário com perguntas abertas e fechadas, a fim de verificar sua percepção sobre esse método de trabalho e os desafios que vivenciam em sua implementação. A análise estatística utilizou o programa Statistical Analysis System (SAS), versão 9.2. Os dados qualitativos foram avaliados em busca de subsídios para o planejamento de futura intervenção. Resultados: Foram analisados 31 prontuários e contou-se com a participação de 17 enfermeiros. Com relação aos prontuários, o item que foi realizado com maior frequência foi a anotação de enfermagem (29 = 93,5%). Os diagnósticos reais estavam completos em sete (22,5%) prontuários, enquanto os de risco em 20 (64,5%). Já a data de identificação do diagnóstico, diferente da data de internação, foi encontrada em apenas um (3,2%) dos prontuários. Quando questionados sobre as fases do PE, apenas quatro enfermeiros responderam corretamente, enquanto os outros apresentaram equívocos principalmente sobre a fase de histórico de enfermagem. Quanto à motivação dos enfermeiros para realizar o PE, oito responderam que não se sentem motivados. Entre as justificativas apareceram a falta de continuidade do serviço e falta de envolvimento da equipe, tanto de enfermagem quanto multiprofissional, a incompletude do PE na Unidade, que não possui evolução de enfermagem, bem como a sobrecarga de trabalho. A maioria dos enfermeiros (16 = 94,1%) relata realizar, em seu dia a dia, a prescrição de enfermagem. São citados também como atividades diárias mas, em menor frequência, os diagnósticos (15 = 88,2%) e o histórico (8 = 47%). Quando questionados se conhecem outras classificações além dos Diagnósticos de Enfermagem da NANDA International, 15 enfermeiros citaram Nusing Intervention Classification (NIC), Nursing Outcomes Classification (NOC) e Classificação Internacional para a Prática de Enfermagem (CIPE). Conclusões: O registro do PE necessita de aprimoramento e o treinamento específico sobre isto foi mencionado pela maioria dos entrevistados como uma necessidade da unidade para tanto. Assim, o desenvolvimento desse estudo possibilitou conhecer alguns problemas existentes na Unidade e subsidiar o planejamento de estratégias para melhorias nesse âmbito, a fim de valorizar ainda mais o trabalho da enfermagem e a assistência individualizada.