O presente trabalho avaliou a evolução da desmineralização e penetração de peróxido de hidrogênio (H2O2) em dentes com lesões cariosas artificiais expostas ao protocolo clareador in-office. Foram confeccionados 30 discos de dente bovino, divididos em 2 grupos (n=15): esmalte hígido e desmineralizado. Os discos do grupo experimental foram imersos em solução desmineralizadora por 24 horas (pH 5,0). Posteriormente foram posicionados em câmaras pulpares artificiais contendo solução tampão de acetato e realizadas sessões clareadoras com produto à base de PH a 35%. O H2O2 permeado pela estrutura dental foi estabilizado pela solução de acetato e esta foi coletada, processada e analisada em Espectrofotômetro. Posteriormente, os discos foram seccionados e submetidos à análise de microdureza interna. Os dados obtidos foram submetidos aos testes ANOVA e Fisher ao nível de 5%, sendo observado que os dentes previamente desmineralizados apresentaram maior penetração de H2O2 (p<0.0001). Na análise da microdureza interna do esmalte, notou-se que o clareamento produziu alterações até a profundidade de 20 μm nos substratos hígidos, enquanto nos desmineralizados, as alterações atingiram 90 μm. Concluiu-se que o grau de mineralização do esmalte pode ser modulador da penetração de peróxidos nos tecidos dentais e que o tratamento clareador pode contribuir para a evolução da desmineralização de uma lesão incipiente.