A microbiota intestinal apresenta impacto direto na saúde humana sendo fortemente influenciada pela dieta. Os compostos bioativos presentes no suco de laranja, podem influenciar na homeostase da microbiota intestinal. O objetivo desse trabalho foi comparar o efeito do consumo de suco de laranja not from concentrate (NFC) na modulação da microbiota intestinal utilizando modelos in vitro (Simulador do Ecossistema Microbiano Humano - SEMH®) e in vivo (ensaio clínico). Para avaliar a composição e o metabolismo da população microbiana do cólon, o NFC foi administrado no SEMH® (14 dias) e em 10 indivíduos saudáveis (60 dias) e comparado com o período controle (sem administração de NFC). No SEMH®, durante o tratamento com NFC foi observado aumento (p<0,05) de ± 10 e 6% nas contagens de Lactobacillus spp. e Bifidobacterium spp., respectivamente, nos três reatores e redução de 2% na população de Clostridium spp. No ensaio clínico também foi observado aumento (p<0,05) nas contagens de Lactobacillus spp., Bifidobacterium spp. e Clostridium spp. Com relação ao metabolismo microbiano usando o SEMH® foi observado aumento (p<0,05) de ácido acético nos três reatores e dos ácidos butírico (p<0,05) e propiônico (p<0,05) nos reatores R4 e R5. Também foi observada redução (p<0,05), em média de 95%, para os íons amônio. Os resultados do ensaio clínico mostraram aumento (p<0,05) nos teores de ácido acético e butírico, enquanto para o ácido propiônico foi observada redução (p<0,05). Já os íons amônio apresentaram redução (p<0,05) durante o período de consumo do NFC. Analisando os dois modelos de estudo foi observado que os resultados foram similares em relação à modificação da microbiota e do metabolismo microbiano. A ingestão regular de suco de laranja teve efeito positivo sobre a microbiota intestinal. Os resultados mostraram que o SEMH® pode ser considerado um modelo representativo e robusto na avaliação da microbiota intestinal humana.