A dietilcarbamazina (DEC) é a droga de preferência para o tratamento da filariose linfática causada pela Wuchereria bancrofti, Brugia malayi ou Brugia timori. Quando administrada nas doses recomendadas pela organização mundial de saúde, a droga erradica rapidamente as microfilárias do sangue, porém seu efeito in vivo e in vitro permanece como matéria obscura e controversa. O objetivo deste trabalho foi analisar ultraestruturalmente a ação da DEC sobre microfilárias de Wuchereria bancrofti e de células pulmonares. As microfilárias foram estudadas in vitro após tratamento de 2 horas com 5µg/mL, 10µg/mL e 50µg/mL DEC, e in vivo, com esquema de dose única de 6mg/kg em indivíduos microfilarêmicos. As células pulmonares foram analisadas após tratamento in vivo por doze dias, com doses diárias de 6mg/kg. A análise em microscopia eletrônica de varredura revelou que o tratamento das microfilárias com DEC induziu a perda da bainha microfilarial e que o número de microfilárias desembainhadas aumentou conforme a concentração. A análise em microscopia eletrônica de transmissão revelou, por sua vez, efeitos drásticos nos embriões desembainhados como formação de diminutos vacúolos na hipoderme, organelas em degeneração e áreas eletronluscentes no citoplasma de células somáticas, indicando destruição citoplasmática. Após tratamento com 50µg/mL DEC, os efeitos ultraestruturais foram mais intensos, indicando um possível processo de apoptose. Efeito similar foi observado nas microfilárias in vivo obtidas após 40 minutos de tratamento. Após 1 hora do tratamento, as microfilárias apresentaram danos mais severos com a destruição completa das organelas celulares, principalmente nas células somáticas. Estas alterações também foram observadas nos embriões com bainha. O efeito da DEC nas células pulmonares, tais como pneumócito tipo II e macrófagos pulmonares, revelado através das características morfológicas, evidencia um processo de ativação celular, possivelmente relacionada com a melhora clínica de crises asmáticas agudas após tratamento com DEC.