INTRODUÇÃO: A citrulinemia tipo I é uma doença autossômica recessiva do ciclo da ureia causada pela deficiência na atividade da enzima argininosuccinato sintetase, a qual catalisa a formação de argininossuccinato a partir de citrulina e aspartato, o que ocasiona aumento dos níveis de citrulina e amônia. Os indivíduos afetados podem apresentar déficits neurológicos significativos. OBJETIVOS: Verificar os efeitos in vitro da citrulina e da amônia sobre os níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), sobre o conteúdo total de sulfidrilas e sobre a atividade das enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GSH-Px) em cerebelo de ratos de 30 dias. MATERIAIS E MÉTODOS: O protocolo experimental (CEUA 010/2016) foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa Animal da Universidade da Região de Joinville, Brasil. Para os estudos in vitro, a citrulina e a amônia foram adicionadas aos ensaios a fim de se obter as seguintes concentrações finais de citrulina (0,1; 2,5 e 5,0 mM) e de amônia (0,01; 0,1 e 1,0 mM). As atividades da catalase (CAT), glutationa peroxidase (GSH-Px), superóxido dismutase (SOD), substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS) e conteúdo total de sulfidrilas foram determinadas pelo método de Aebi (1984), Wendel (1981), Marklund (1985), Ohkawa et al. (1979) e Aksenov e Markesbery (2001), respectivamente. Os dados foram analisados por ANOVA, seguido pelo teste post-hoc de Duncan, quando indicado (p<0,05). RESULTADOS: Os resultados mostraram que a citrulina na concentração 5,0 mM aumentou significativamente os níveis de TBA-RS (p<0,01), porém, em nenhuma das concentrações testadas, alterou o conteúdo total de sulfidrilas (p>0,05). Sobre a atividade das enzimas antioxidantes, a citrulina na concentração 5,0 mM aumentou a atividade da GSH-Px (p<0,01), no entanto, não alterou as atividades da CAT (p>0,05) e SOD (p>0,05) em cerebelo de ratos. Em relação aos efeitos da amônia, em nenhuma das concentrações testadas, alterou os níveis de TBA-RS (p>0,05) e o conteúdo total de sulfidrilas (p>0,05). Porém, a amônia na concentração 1,0 mM, aumentou significativamente a atividade da SOD (p<0,001) e diminuiu a atividade da GSH-Px (p<0,01), mas não alterou a atividade da CAT (p>0,05), quando comparado ao grupo controle, em cerebelo de ratos. CONCLUSÃO: Os dados sugerem que a administração in vitro da citrulina e amônia promoveu lipoperoxidação e alterações nas atividades das enzimas antioxidantes, contribuindo assim para elucidar o papel do estresse oxidativo na fisiopatogênese da doença.