Introdução: A utilização de diferentes estratégias de ensino aprimora o raciocínio crítico e permite a articulação entre os aspectos teóricos e práticos. A elaboração da apresentação de um caso clínico para discussão entre a equipe estimula o desenvolvimento de competências profissionais específicas e pode ser uma metodologia amplamente utilizada entre enfermeiros de áreas hospitalares. Objetivo: Relatar a experiência da apresentação de um caso clínico e descrever as competências específicas desenvolvidas. Metodologia: Estudo descritivo, do tipo relato de experiência, elaborado a partir da vivência de enfermeiras residentes do Programa de Residência Multiprofissional em Saúde Cardiovascular de um hospital cardiológico de São Paulo. As etapas percorridas para realização do caso clínico permearam o processo de enfermagem, sendo o histórico, diagnóstico, planejamento, implementação e avaliação dos resultados de enfermagem. Resultados: O estudo de caso desenvolveu competências com julgamento clínico, com foco cardiovascular, que possibilitaram identificar as demandas apresentadas pelo paciente e a busca na literatura pela fisiopatologia abordada e tratamentos preconizados por diretrizes. O raciocínio clínico e pensamento crítico através da anamnese e exame físico detalhado estabeleceram, com base nas linguagens padronizadas, NANDA- I, NOC e NIC, o Diagnóstico, Resultados e Intervenções de enfermagem com alta acurácia diagnóstica. O planejamento da assistência de enfermagem, com foco nos resultados esperados frente às intervenções almejadas, junto à articulação com a equipe multiprofissional possibilitou a programação dos cuidados, a realização de intervenções em saúde direcionadas ao paciente abordado e a apresentação dos dados. Foram usados meios tecnológicos e criativos para apresentação à coordenação e chefias de enfermagem, tutoria e preceptoria. Considerações finais: Estimular o raciocínio crítico para a realização do processo de enfermagem diante da fisiopatologia e dos cuidados prescritos permitiu o desenvolvimento das competências clínicas das enfermeiras residentes.