O ambiente atual, instável e competitivo, obriga as organizações a mudanças e adaptações constantes. Os estudos em redes, unindo recursos e conhecimentos, agregando potencial de crescimento e amadurecimento em determinado campo, são ferramentas de destaque nesse ambiente que requer gestão de informação eficiente e formação de base de conhecimento organizacional, constituída pela aprendizagem organizacional. O objetivo desta pesquisa é verificar a relação entre os conceitos de aprendizagem organizacional e organização de aprendizagem com a prática dos centros de excelência na Petrobras, empresa brasileira no setor de energia. Pretende-se entender se os centros de excelência visam, funcionando como ferramenta de aprendizagem organizacional, transformar -ou sustentar- a Petrobras como uma organização de aprendizagem. O método de pesquisa utilizado é o estudo de caso na Petrobras, com dados obtidos por meio de entrevistas semi-estruturadas e pesquisa documental. A análise de dados foi realizada de maneira descritiva-analítica, o que proporcionou uma visão dos valores e as relações existentes à luz dos referenciais da aprendizagem organizacional. Os resultados do presente estudo permitiram verificar a ligação entre esses conceitos, relacionando, portanto, esses centros às questões requeridas pelas organizações de aprendizagem e aprendizagem organizacional. Contudo, foi observado que não há o mesmo foco de aprendizado em assuntos corporativos, como acontece em temas técnicos e tecnológicos. Esta lacuna é um motivo de preocupação, visto que o intuito é de envolver todos os setores da organização, resultando na sugestão de aumentar a abrangência de implantação.