Introduction: Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation (TENS) is a recommended therapy as a strategy to control musculoskeletal pain including temporomandibular disorder (TMD). Objective: Analyze the immediate responses of TENS on pain intensity, pressure pain threshold, electromyographic activity and muscle fatigue in subjects diagnosed with muscular TMD. Methods: Were selected 40 subjects of 18-35 years, with signs and symptoms of muscular TMD. The diagnosis it was used Brazilian version of the Research Diagnostic Criteria (RDC) and volunteers were randomly distributed in to two groups: (1) TENS placebo (n=20) and (2) TENS active (n=20). A single application of TENS was performed bilaterally on the temporal anterior and masseter muscles (Dp = 90 μs, time = 50 minutes, the first 25 minutes with frequency of 100 Hz and the last 25 minutes with 4 Hz frequency, high intensity but without allowing muscle contraction). For the placebo TENS group the same parameters were used, but with directed stimulus to voluntary only in the first 40 seconds, which was later diverted to the internal resistance of a placebo circuit. The sleep quality was evaluated using the Pittsburgh Sleep Quality Index (PSQI) and the degree of catastrophizing by Pain Catastrophizing Scale (PCS). Before, immediately and 48 hours after application of TENS were evaluated the intensity of pain using a visual analog scale (VAS), pressure pain threshold (PPT) of masticatory and cervical muscles and electromyographic activity (EMG) in mandibular rest, maximal voluntary contraction and during normal mastication. Results: There was a reduction in pain intensity and increased pain threshold to pressure only in the TENS active group immediately and after 48 hours of treatment. The electromyographic activity showed heterogeneous behavior for the group TENS placebo while in the TENS active group to have more uniform responses. Just TENS active group showed greater resistance to fatigue, being observed a delay of the declining strength time and higher intensity peak of electromyographic signal immediately after therapy. Conclusion: TENS active was superior to TENS placebo on identified hypoalgesia. The masticatory function was more efficient in the TENS active group. Moreover, the active form of TENS contributed so the masticatory muscles could reach higher amplitudes of EMG signal and could last longer in contraction before the onset of muscle fatigue. Furthermore, it was found that the greatest degree of catastrophizing and poor sleep quality can influence hypoalgesic response induced by active TENS. / Introdução: Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation (TENS) é uma terapia recomendada como estratégia no controle da dor musculoesquelética incluindo a disfunção temporomandibular (DTM). Objetivo: Analisar as respostas imediatas da TENS sobre a intensidade da dor, limiar de dor à pressão, atividade eletromiográfica na dor, atividade eletromiográfica e fadiga muscular de sujeitos com diagnóstico de DTM muscular. Casuística e Métodos: Foram selecionados 40 indivíduos na faixa etária de 18 a 35 anos com sinais e sintomas de DTM muscular. O diagnóstico de DTM foi realizado seguindo-se a versão brasileira do Research Diagnostic Criteria (RDC) e os voluntários foram distribuídos aleatoriamente em dois grupos: (1) TENS placebo (n=20) e (2) TENS ativo (n=20). Foi realizada aplicação única da TENS bilateralmente nos músculos masseteres e temporais anteriores (Duração de pulso=90 μs, tempo=50 minutos, sendo os primeiros 25 minutos com frequência de 100 Hz e os últimos 25 minutos com frequência de 4 HZ, intensidade alta porém sem possibilitar contração muscular). Para o grupo TENS placebo foram utilizados os mesmos parâmetros, porém com estímulo transiente. A qualidade do sono foi avaliada através do Pittsburg Sleep Quality Index (PSQI) e o grau de catastrofização pela Escala de Pensamentos Catastróficos sobre a Dor (EPCD). Antes, imediatamente e 48 horas depois da aplicação da TENS, foram avaliados: a intensidade da dor através da escala visual analógica da dor (EVA), limiar de dor à pressão (LDP) de músculos mastigatórios e cervicais, bem como atividade eletromiográfica (EMG) em repouso mandibular, contração voluntária máxima e mastigação habitual. Resultados: Houve redução significativa da intensidade da dor e aumento do limiar de dor à pressão apenas no grupo TENS ativo, imediatamente e após 48 horas do tratamento. A atividade eletromiográfica demonstrou comportamento heterogêneo para o grupo TENS placebo enquanto que no grupo TENS ativo houve respostas mais uniformes em relação à redução da EMG durante o repouso, aumento durante a contração voluntária máxima (apertamento) e mastigação habitual. Para a maioria dos músculos analisados esses resultados se perpetuaram após 48 horas da terapia. Apenas o grupo TENS ativo demonstrou maior resistência a fadiga, sendo observado retardo no tempo de declínio da força e maior pico de intensidade do sinal eletromiográfico imediatamente após a terapia. Apenas no grupo TENS ativo, fator emocional desfavorável do tipo catastrofização se correlacionou de maneira negativa com a variação do limiar de dor à pressão do músculo temporal anterior imediatamente após aplicação da TENS. Conclusão: TENS ativo foi superior ao TENS placebo na hipoalgesia. A função mastigatória foi mais eficiente no grupo TENS ativo. A forma ativa da TENS contribuiu para que os músculos mastigatórios alcançassem maiores amplitudes de sinal eletromiográfico e perdurassem por mais tempo em contração antes da ocorrência da fadiga muscular. Além disso, foi verificado que o maior grau de catastrofização e má qualidade do sono podem influenciar a resposta hipoalgésica induzida pela TENS ativa.