Introdução: O fibroma odontogênico é um tumor benigno raro derivado dos tecidos mesenquimais dentais, sendo caracterizado pela presença de epitélio odontogênico em um estroma fibroso maduro. Na maioria das vezes, seu diagnóstico é complexo e requer uma avaliação clínica, radiográfica e histopatológica, a fim de correlacionálas para obtenção do diagnóstico definitivo. Objetivo: relatar caso clínico de paciente diagnosticado com fibroma odontogênico bilateral em maxila removida cirurgicamente. Conduta clínica: Paciente de 32 anos, sexo feminino, foi encaminhada ao Hospital Santa Casa de Montes Claros para remoção de lesão em maxila. Ao exame intraoral foi observada uma lesão mista em maxila, bilateral, com suspeita de tumor odontogênico. A tomografia computadorizada cone beam mostrou lesão expansiva na região posterior de maxila direita e esquerda estendendose para os processos palatinos e zigomático. Biópsia incisional foi realizada e revelou proliferação de células fusiformes em meio a estroma colageinizado, com presença de mitoses e focos de calcificação tipo concêntrica, acompanhado de trabéculas ósseas laceradas e tecido fibroconjuntivo com edema, as quais foram compatíveis com o diagnóstico de fibroma odontogênico. Durante a remoção, a lesão se destacou com facilidade e houve necessidade de remoção de um pré-molar correspondente à área envolvida, o qual apresentou mobilidade avançada pela perda de sustentação, seguida da limpeza adequada da loja cirúrgica. Resultados: A paciente após a cirurgia de remoção da lesão permaneceu em acompanhamento clínico a fim de avaliar a evolução do caso bem como suas possíveis complicações. Conclusão: Este caso destaca a importância de criteriosa abordagem clínica, imaginológica e histopatológica de lesões em maxila, para correto diagnóstico e encaminhamento do paciente para o tratamento adequado.