Processo Estocástico é um ramo da teoria da probabilidade onde se define um conjunto de modelos que permitem o estudo de problemas com componentes aleatórias. Muitos problemas reais apresentam características complexas, tais como não-linearidade e comportamento caótico, que necessitam de modelos capazes de capturar as reais características do problema para obter um tratamento apropriado. Porém, os modelos existentes ou são lineares, cuja aplicabilidade a esses problemas pode ser inadequada, ou necessitam de uma formulação complexa, onde a aplicabilidade é limitada e específica ao problema, ou dependem de suposições a priori sobre o comportamento do problema para poderem ser aplicados. Isso motivou a elaboração de um novo modelo de processo estocástico genérico, intrinsecamente não-linear, que possa ser aplicado em uma gama de problemas de fenômenos não-lineares, de comportamento altamente estocástico, e até mesmo com características periódicas. Como as redes neurais artificiais são modelos paramétricos não-lineares, simples de entendimento e implementação, capazes de capturar comportamentos de variados tipos de problemas, decidiu-se então utilizá-las como base do novo modelo proposto nessa tese, que é denominado Processo Estocástico Neural. A não-linearidade, obtida através das redes neurais desse processo estocástico, permite que se capture adequadamente o comportamento da série histórica de problemas de fenômenos não-lineares, com características altamente estocásticas e até mesmo periódicas. O objetivo é usar esse modelo para gerar séries temporais sintéticas, igualmente prováveis à série histórica, na solução desses tipos de problemas, como por exemplo os problemas que envolvem fenômenos climatológicos, econômicos, entre outros. Escolheu-se, como estudo de caso dessa tese, aplicar o modelo proposto no tratamento de afluências mensais sob o contexto do planejamento da operação do sistema hidrotérmico brasileiro. Os resultados mostraram que o Processo Estocástico Neural consegue gerar séries sintéticas com características similares às séries históricas de afluências mensais.