Animais presentes em zoológicos frequentemente necessitam de captura e anestesia para a realização de procedimentos clínicos e cirúrgicos. A anestesia total intravenosa apresenta vantagens como redução do estresse cirúrgico e menor depressão cardiovascular e respiratória. Entretanto, ainda são escassas as pesquisas dedicadas dentro deste contexto. Nesse sentido, o objetivo deste relato foi avaliar o protocolo anestésico empregado, visando um procedimento seguro e passível de reversão para a espécie silvestre selecionada. Acompanhou-se a anestesia de um leão (Panthera leo), macho, adulto, proveniente do Zoológico Municipal de Curitiba, submetido a procedimento endodôntico. A medicação pré-anestésica constituiu-se de dexmedetomidina (6 µg/kg), metadona (0,2 mg/kg), midazolam (0,1 mg/kg) e tiletamina-zolazepam (1,2 mg/kg). A indução foi realizada com propofol (1,5 mg/kg) e o animal foi intubado. Visando promover analgesia local, foi realizado bloqueio infraorbitário esquerdo com 5 mL de lidocaína a 2%. A manutenção foi realizada por meio do fornecimento de propofol (0,02-0,1 mg/kg/h), dexmedetomidina (0,5 µg/kg/h) e remifentanil (5 µg/kg/h). O paciente apresentou sedação profunda e foi mantido em plano anestésico cirúrgico; todos os parâmetros fisiológicos monitorados permaneceram estáveis durante todo o procedimento. Após 55 minutos de anestesia o paciente apresentava sustentação espontânea da cabeça, quando foi novamente transportado ao zoológico para soltura no recinto. A ambulação foi considerada normal pelos observadores no zoológico seis horas após a anestesia. Pôde-se concluir que o protocolo realizado se mostrou tanto eficaz quanto seguro para a referida espécie encaminhada ao procedimento em questão.