Introdução: O tratamento endodôntico de molares inferiores frequentemente apresenta desafios devido à complexidade anatômica destes dentes. A presença de variações anatômicas, como a existência de três canais mesiais, embora rara, deve ser considerada durante o diagnóstico e planejamento terapêutico. Relato de caso: Este relato de caso descreve o tratamento endodôntico de um primeiro molar inferior que apresentou três canais mesiais, abordando sua localização, instrumentação e obturação. Durante o primeiro atendimento clínico verificou-se a presença de uma anatomia radicular convencional, com dois canais mesiais. No entanto, durante a etapa de obturação, observou-se um escoamento inesperado do cimento endodôntico para um terceiro conduto, sugerindo assim presença de um terceiro canal mesial não identificado anteriormente. Essa descoberta inesperada destacou a importância da exploração minuciosa dos canais radiculares durante o tratamento endodôntico, sendo o microscópio operatório fundamental durante a localização e preparo do canal mésio-medial. Após a instrumentação dos três canais, utilizou-se o protocolo de irrigação com hipoclorito de sódio 2,5% e EDTA, seguido de obturação tridimensional com guta-percha termoplastificada. Em seguida realizou-se uma radiografia pós-operatória, que confirmou a obturação dos três canais mesiais. Discussão: O conhecimento da anatomia dos sistemas de canais radiculares e de suas variações anatômicas contribuem para o sucesso do tratamento endodôntico. Considerações finais: O uso do microscópio operatório e de uma exploração manual minuciosa para localizar e preparar canais adicionais, como o mésio-medial em molares inferiores são imprescindíveis para uma terapêutica endodôntica de sucesso.