Introdução: Storytelling é uma técnica para captar a atenção das pessoas por meio do relato de caso fictício ou real, com o intuito de ensinar. Objetivo: O objetivo do estudo foi avaliar o uso de storytelling na aprendizagem de estudantes de enfermagem sobre o histórico e a institucionalização do SUS. Metodologia: Estudo conduzido em duas etapas: uma pesquisa metodológica e um Ensaio Clínico Randomizado (ECR). No estudo metodológico, ocorreu construção e validação do conteúdo de storytelling e de um instrumento de coleta de dados sobre o histórico e a institucionalização do SUS. No ECR a coleta de dados ocorreu em duas turmas de graduação em enfermagem e em três momentos: pré-teste e aplicação das intervenções; pós-teste imediato; pós-teste após 15 dias. Realizaram-se testes estatísticos para comparação intragrupo e intergrupo. Considerou-se nível de significância de 5% e intervalo de confiança de 95%. O trabalho foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Federal do Piauí e cadastrado no Registro Brasileiro de Ensaios Clínicos. Resultados: O storytelling foi considerado válido pelos juízes especialistas, quanto aos objetivos, estrutura/apresentação e relevância e, o instrumento de coleta de dados (TVA), quanto à objetividade, compreensão e relevância. Na análise intragrupo, os GI e GC tiveram aumento significativo da aprendizagem sobre o histórico e a institucionalização do SUS no pós-teste (GI e GC: <0,001). Na comparação intergrupo, as proporções das pontuações iguais ou superiores a 70% do instrumento TVA foram semelhantes no pré-teste e no pós-teste imediato (p=0,125), enquanto no pós-teste após 15 dias, a proporção de acertos do questionário no GI foi estatisticamente superior à do GC (p=<0,001). Considerações finais: Storytelling revelou um efeito positivo e duradouro na aprendizagem sobre o histórico e a institucionalização do SUS.