A rápida disseminação de COVID-19 resulta em uma pandemia em todo o mundo; no entanto, atualmente não há tratamentos específicos disponíveis. Relatamos o primeiro caso de auto-hemoterapia ozonizada em um paciente gravemente enfermo com COVID-19. O paciente foi diagnosticado com síndrome do desconforto respiratório agudo grave (SDRA) e hipoxemia refratária com risco de vida dentro de 72 horas da admissão na unidade de terapia intensiva (UTI). Para melhorar a oferta de oxigênio, a auto-hemoterapia ozonizada foi realizada com 40 µg / ml de ozônio em 100 ml de sangue por 5 dias nessa paciente, que se recuperou da SDRA sem intercorrências e teve alta hospitalar após eliminação viral. Este caso sugere que a auto-hemoterapia ozonizada pode ser um tratamento médico não invasivo alternativo para pacientes com COVID-19 em estado crítico.