Quitosana é um biopolímero natural obtido a partir da desacetilação de quitina. Embora a quitosana já seja utilizada na Odontologia, seu papel sobre o substrato dentinário de dentes decíduos não está bem elucidado. Portanto, o objetivo do presente estudo foi avaliar o papel da incorporação do gel de quitosana a 2,5 % na dentina de dentes decíduos afetada por lesão de cárie. Dentes decíduos extraídos foram coletados e submetidos à indução de lesão de cárie artificial. Após teste de microdureza inicial (n=28), os dentes foram estratificados para receber gel de quitosana a 2,5%. A superfície dentinária hígida (n=3), dentina desmineralizada (n=3) e dentina biomodificada com gel de quitosana a 2,5% (n=3) foram submetidas à Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raio-X (EDS) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). O teste de microdureza também foi realizado após a indução de lesão de cárie artificial e após a biomodificação da dentina. Os dados foram avaliados usando o teste paramétrico one-way ANOVA para medidas repetidas. A análise dos dados para EDS foi efetuada por meio de teste não paramétrico de Kruskal-Wallis seguido pelo ajuste dos valores de significância pela correção de Bonferroni para múltiplos testes, bem como por meio de estatística descritiva dos dados obtidos através da fórmula: Variável de estudo controle/ controle × 100. A biomodificação da dentina não alterou a microdureza da superfície dentinária (p=0,339). A porcentagem atômica de cálcio revelou diferenças estatisticamente significantes antre a dentina hígida e biomodificada com quitosana (p<0.022), assim como a porcentagem atômica de fósforo que se mostrou superior no grupo que sofreu a biomodificação. A MEV revelou um expressivo número de túbulos dentinários obliterados, porém com maior diâmetro. As imagens topográficas revelaram, ainda, uma superfície lisa e regular após a biomodificação. Embora a aplicação do gel de quitosana a 2,5% na dentina parcialmente desmineralizada em dentes decíduos não foi capaz de aumentar o valor de microdureza, a biomodificação gerou uma superfície dentinária apropriada para procedimentos restauradores adesivos / Chitosan is a natural biopolymer obtained from chitin deacetylation. Although chitosan is already used in dentistry, this role on the primary teeth dentin substrate is not well elucidated. So, the aim to this study was to evaluate the role of the 2.5% chitosan gel incorporation in primary caries-affected dentin teeth. Extracted primary teeth were collected and submitted to artificial caries induction. Teeth were stratified to receive 2.5% chitosan gel after dentin microhardness initial test (n= 28). Healthy dentin (n=3), demineralized dentin (n=3) and biomodified dentin with 2.5% chitosan gel (n=3) were submitted to Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) and Scanning Electron Microscopy (SEM). Microhardness Test was performed too after artificial caries induction and after dentin biomodification. Data were evaluated using one-way ANOVA repeated measures parametric test. Data analysis for EDS was performed using non-parametric Kruskal-Wallis test followed by adjustment of significance values by Bonferroni correction for multiple tests, as well as by means of descriptive statistics of the data obtained using the formula: Study variable control/control × 100. Dentin biomodification did not alter the subsurface microhardness of dentin (p=0,339). The calcium atomic percentage showed statistically significant differences between healthy and biomodificated dentin (p<0.022) and too presented superior phosphorus atomic percentage. SEM revealed expressive number of dentinal tubules obliterated, but a larger diameter. Topographic images revealed a smooth and regular surface in biomodified dentin. Although 2.5% chitosan gel application on partially demineralized dentin in primary teeth was not able to increase microhardness, the biomodification generated an appropriate dentin surface for adhesive restorative procedures