Objetivou-se descrever as respostas comportamentais e fisiológicas de recém-nascidos submetidos à punção arterial com e sem a utilização de medidas não farmacológicas para alívio da dor. Pesquisa transversal, realizada com 46 recém-nascidos internados em Unidade de Terapia Intensiva Neonatal em Fortaleza-Ce. Foi observado que os recém-nascidos que realizaram o procedimento e não receberam medidas não farmacológicas para alívio da dor, apresentaram resmungos (85,5%), face contraída (100%), taquicardia (100%) e saturação de oxigênio abaixo de 96% (100%). Conclui-se que as respostas apresentadas pelos recém-nascidos sofrem maiores alterações quando submetidos à punção arterial sem o uso de medidas para alívio da dor.