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Introdução: Paenibacillus stellifer está amplamente distribuído na natureza, mas sua patogenicidade não foi relatada, desde que foi identificado pela primeira vez em 2003. Objetivos: Este trabalho objetivou identificar bacilos Gram-variáveis, isolados em casos de infecções relacionadas à assistência à saúde, no período de Setembro/2015 a Agosto/2016, em um hospital da região serrana do Rio de Janeiro, Brasil e avaliar o perfil de sensibilidade destes microrganismos a antibióticos comumente empregados na prática clínica. Métodos: Inicialmente, os microrganismos foram identificados a partir de testes bioquímicos convencionais e o resultado foi confirmado através da técnica de Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization — Time of Flight (MALDITOF). O teste de sensibilidade aos antimicrobianos foi realizado de acordo com as recomendações do Clinical and Laboratory Standards Institute. Resultados: Foram analisadas 105 amostras: 59 secreções de feridas cirúrgicas e 46 hemoculturas. Bacilos Gram-variáveis foram identificados em duas amostras de secreção de ferida cirúrgica (3,39%) e em duas hemoculturas (4,35%). Paenibacillus stellifer foi o microrganismo isolado nas quatro amostras e apresentou sensibilidade perante todas as drogas testadas. Conclusão: P. stellifer é um microrganismo de origem ambiental e não compõe a microbiota humana. De acordo com o conhecimento atual, esta é a primeira identificação de P. stellifer, como agente etiológico de infecções de ferida cirúrgica no mundo, e bacteremia no Brasil. Por fim, destaca-se o fato de que microrganismos normalmente encontrados no ambiente são capazes de causar infecções, quando presentes no ambiente hospitalar.