Neste trabalho, estuda-se a aplicabilidade das metodologias de gestão de projetos complexos na Petrobras, em um cenário cada vez mais desafiador para as organizações. Para tanto, apresentam-se os conceitos relativos à gestão de projetos, complexidade e projetos complexos, cotejando-os com os principais desafios encontrados na gestão dos projetos da Petrobras. O trabalho descreve três metodologias para gestão de projetos complexos, como uma alternativa à tradicional forma de gerenciamento de projetos. Destaca-se a importância de uma perspectiva holística para o sucesso de projetos de grande complexidade, como forma de manter a sinergia entre esses projetos e o processo de planejamento estratégico da Empresa. Identifica-se, conseqüentemente, a necessidade de atuação de uma área integradora, que viabilize a operacionalização da estratégia organizacional na execução dos projetos complexos. Ao final, evidenciam-se os elementos das metodologias formuladas para lidar com a complexidade, os quais contribuem para a concretização da visão integradora almejada.