RESUMO O traumatismo cranioencefálico (TCE) é a principal causa de morbimortalidade entre adultos jovens. Aqueles que sobrevivem são frequentemente deixados com sequelas funcionais nos anos mais produtivos de suas vidas. O principal aspecto fisiopatológico do TCE é a lesão axonial difusa (LAD), cada vez mais destacada pois está presente em 40 a 50% dos casos que necessitam de internação hospitalar. LAD é definida como a injúria axonial extensa caracterizada pela axoniotomia completa assim como pelas reações secundárias a axoniopatia, que são demonstradas por métodos de neuroimagem como áreas de edema e micro-hemorragia. Entretanto, os achados da LAD são frequentemente subestimados em estudos de neuroimagem convencional. É neste contexto que imagens por tensor de difusão (DTI) ganharam ênfase, já que permitem obter informações sobre a integridade da substância branca que não eram obtidas por sequências convencionais de ressonância magnética (RM). Existem artigos extensos sobre os fundamentos físicos e as aplicações de DTI em pacientes vítimas de TCE, no entanto, estes assuntos permanecem ainda nebulosos a alguns profissionais da área de saúde. Deste modo, propomos uma revisão didática sobre a contribuição do estado da arte de diferentes métodos analíticos de DTI no entendimento do processo da fisiopatologia e prognóstico da LAD, servindo assim como uma ferramenta acessível para aqueles interessados em planejamento de novos estudos e aqueles envolvidos no tratamento de vítimas de TCE. Uma pesquisa abrangente foi realizada no Pubmed com as seguintes palavras-chave: "traumatismo cranioencefálico", "lesão axonial difusa", "imagem por tensor de difusão".