Objetivo: avaliar níveis de estresse de pais de recém-nascidos em Unidade de Terapia Intensiva Neonatal. Métodos: pesquisa transversal e analítica realizada com 57 pais de recém-nascidos. Foi aplicado questionário de dados sociodemográficos do recém-nascido e dos pais e Parental Stress Scale: Neonatal Intensive Care Unit. Realizou-se análise de frequência, medidas de posição dos escores, teste de Mann-Whitney e teste t-Student. Resultados: no domínio “Alteração no papel de mãe/pai”, a concentração das respostas foi maior nos escores mais altos; no domínio “Sons e imagens”, nos escores mais baixos, tanto na internação quanto na alta da unidade de terapia intensiva. Conclusão: pais de bebê em Unidade de Terapia Intensiva Neonatal apresentaram níveis de estresse elevados associados à “Alteração no papel de mãe/pai” na internação e alta, e ao domínio “Aparência e comportamento do bebê”, no momento da internação.