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A obesidade está associada ao aumento da morbidade e mortalidade. A perda de peso devido à cirurgia de bypass gástrico (GBP) melhora os resultados clínicos e pode ser uma intervenção custo-efetiva. Estimar o custo-efetividade da GBP comparado ao tratamento clínico em indivíduos gravemente obesos com e sem diabetes na perspectiva do sistema público de saúde brasileiro. Um modelo de Markov foi desenvolvido para comparar custos e resultados do bypass gástrico em uma abordagem aberta ao tratamento clínico. Os estados de saúde eram conviver com diabetes, remissão do diabetes, infarto do miocárdio não fatal e fatal e morte. Incluímos também a ocorrência de complicações relacionadas à cirurgia e à cirurgia plástica após a cirurgia de bypass gástrico. Os custos diretos foram obtidos a partir de coleta de dados primários realizada em três centros públicos de referência para tratamento da obesidade. Os valores de utilidade também derivaram desta coorte, enquanto as probabilidades de transição vieram da literatura internacional. Uma análise de sensibilidade foi realizada para avaliar as incertezas. O modelo considerou um horizonte temporal de 10 anos e uma taxa de desconto de 5%. Ao longo de 10 anos, o GBP aumentou os anos de vida ajustados pela qualidade (QALY) e os custos em comparação com o tratamento clínico, resultando em uma relação custo-efetividade incremental (ICER) de Int$1.820,17/QALY e Int$1.937,73/QALY em indivíduos com e sem diabetes, respectivamente . A análise de sensibilidade mostrou que os valores de utilidade e os custos diretos dos tratamentos foram os parâmetros que mais afetaram as RCEI. O estudo demonstrou que a GBP é uma intervenção custo-efetiva para indivíduos gravemente obesos na perspectiva do sistema público de saúde brasileiro, com melhor resultado em indivíduos com diabetes.