Este trabalho apresenta um relato de experiência do estágio supervisionado em ênfase em avaliação diagnóstica e seu objetivo é expor os desafios e possibilidades para identificar/realizar avaliação psicológica em um caso com suspeita de altas habilidades/superdotação. Justifica-se pela importância de apresentar o conteúdo bem como a necessidade de informações e pesquisas voltada para essa metodologia de investigação e público. Para realizar o processo de avaliação psicológica, utilizouse de entrevista inicial, recursos lúdicos, instrumentos psicométricos e lista base de indicadores de superdotação. A partir dos resultados, foi possível descrever as funções cognitivas da criança, como inteligência, atenção, memória, velocidade de processamento, além de outras habilidades, possibilitando relacioná-las. Assim, foi possível analisar os resultados, concluir o diagnóstico e fazer os devidos encaminhamentos.