Introdução: o raciocínio clínico é uma entidade indissociável de cada etapa do processo de enfermagem. Entretanto, devido a um conjunto de motivos diversos, há enfermeiros, que apresentam desvios no raciocínio clínico ao analisar as pistas identificadas na avaliação inicial do paciente. Neste sentido, é essencial o desenvolvimento de pesquisas com foco na compreensão do processo de raciocínio clínico dos enfermeiros, no que tange ao desenvolvimento das etapas do processo de enfermagem. Objetivos: classificar o percurso do raciocínio clínico de enfermeiros durante o desenvolvimento do processo de enfermagem em um cenário simulado. Metodologia: estudo de natureza descritiva, com abordagem mista, composto por etapas metodológicas interdependentes: realização de uma revisão integrativa da literatura sobre diagnósticos de enfermagem para pacientes críticos, desenvolvimento e validação de uma situação clínica, construção e validação de um cenário simulado para aprendizagem do processo de enfermagem; desenvolvimento e validação de um sistema informatizado para registro das etapas do processo de enfermagem; execução do cenário simulado com a participação de enfermeiros e; classificação do desenvolvimento do processo de enfermagem dos participantes do cenário simulado. Resultados: a partir dos resultados da revisão integrativa da literatura, foi eleito o diagnóstico “Motilidade Gastrintestinal Funcional” para ser o centro da situação clínica do cenário simulado, sendo este último validado e testado. Desenvolveu-se para o estudo um sistema de documentação clínica, sob o software Epi Info 7, de maneira a se aproximar das características de um sistema de prontuário de paciente real, com a implementação de uma série de funcionalidades que permitiram o registro das etapas do processo de enfermagem durante a execução do cenário simulado. O cenário, com 45 minutos de duração, foi executado 26 vezes, tendo sido realizada a análise das gravações do cenário e os registros no sistema de documentação clínica. Apenas 15,38 % dos enfermeiros desenvolveram todas as etapas do processo de enfermagem sem desvios no raciocínio clínico. Conclusão: a realização da estatística descritiva das vinte e seis trajetórias individuais de desenvolvimento do processo de enfermagem permitiu identificar os nós da árvore de decisão, que apresentam maiores desvios, e classificar os percursos do raciocínio clínico dos enfermeiros participantes do estudo.