INTRODUÇÃO: A fadiga mental tem emergido como fator relevante no desempenho esportivo, especialmente em modalidades com alta demanda cognitiva, tomada de decisão e controle motor. Evidências indicam que a queda de rendimento não depende apenas de limitações musculares, mas também de mecanismos centrais relacionados à percepção de esforço e à regulação cerebral. Observa-se impacto sobre desempenho físico, técnico e tático, embora ainda com resultados heterogêneos. OBJETIVO: Analisar como mecanismos cognitivos centrais influenciam o desempenho atlético e a tomada de decisões em atletas. METODOLOGIA: Revisão sistemática conduzida conforme PRISMA. A busca foi realizada nas bases PubMed, BVS (Medline/Lilacs) e SciELO, utilizando os descritores “Fadiga Mental” AND (“Desempenho Atlético” OR “Performance Esportiva”). Foram aplicados filtros de texto completo e publicações dos últimos cinco anos. Incluíram-se estudos originais em humanos que avaliaram a relação entre fadiga mental e desempenho esportivo. Excluíram-se duplicados, revisões, editoriais, relatos de caso e estudos sem pertinência temática. A seleção ocorreu por títulos, resumos e textos completos, por dois revisores independentes, com consenso. Foram identificados 58 estudos, dos quais 16 foram excluídos na triagem inicial (duplicados e leitura de títulos), permanecendo 42 para análise completa. Após aplicação dos critérios de elegibilidade, 17 foram excluídos, resultando em 25 estudos incluídos na síntese final. RESULTADOS: Os achados foram organizados em três domínios: desempenho físico, técnico-cognitivo e comportamento/ risco, além de intervenções. No desempenho físico, os resultados foram heterogêneos: parte dos estudos mostrou redução da endurance, menor tempo até a exaustão e maior percepção de esforço, sem alterações fisiológicas relevantes, sugerindo limitação central; outros não observaram efeito significativo. No desempenho técnico-cognitivo, os achados foram mais consistentes, com prejuízo da precisão, tempo de resposta, atenção e tomada de decisão, sobretudo em tarefas de maior demanda cognitiva. No domínio comportamental, observou-se alteração do padrão de movimento, menor intensidade de ação e lapsos atencionais, além de possível aumento do risco de lesão em contextos de alta carga. Intervenções como cafeína, treinamento de resistência cerebral, mindfulness, música, enxágue com carboidrato e L-tirosina mostraram potencial benefício, embora com evidência ainda inconsistente. De modo geral, a fadiga mental impacta mais o desempenho técnico-cognitivo do que o físico, principalmente via percepção de esforço e decisão. Limitações incluem heterogeneidade metodológica, amostras reduzidas e baixa padronização. CONCLUSÃO: A fadiga mental influencia negativamente o desempenho esportivo, especialmente por mecanismos centrais relacionados à cognição. O monitoramento da carga cognitiva pode contribuir para melhor rendimento e segurança dos atletas.
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