O ensino de química enfrenta desafios no Ensino Médio, sobretudo pela percepção dos estudantes quanto à complexidade dos conteúdos e à sua desconexão com a realidade cotidiana. Nesse contexto, as metodologias ativas configuram-se como estratégias pedagógicas relevantes, ao colocarem o aluno no centro do processo de aprendizagem e promoverem maior engajamento, autonomia e participação. Destacam-se a Gamificação, que amplia a motivação por meio de desafios lúdicos, e o Estudo de Caso, que estimula a análise crítica, a tomada de decisões e a mobilização de conhecimentos prévios em contextos específicos. Este artigo visa analisar de que maneira a articulação entre Gamificação e Estudo de Caso contribui para a aprendizagem do conteúdo de Tabela Periódica por alunos da Educação Básica. A pesquisa, de natureza aplicada, objetivo exploratório e abordagem qualitativa, caracteriza-se como intervenção pedagógica, realizada por pibidianos do subprojeto PIBID/Química em duas turmas do 1º ano do Ensino Médio de um colégio estadual da rede pública de Curitiba. A atividade, desenvolvida em 40 minutos, foi estruturada a partir de enigmas e desafios colaborativos, incentivando a resolução de problemas em grupo. Os dados, constituídos por observação participante e registros em diário de bordo, foram analisados de forma interpretativa-indutiva à luz da subjetividade. Os resultados indicam elevada participação dos estudantes, bem como maior motivação e interesse pelas atividades propostas, refletindo-se em avanços na compreensão dos conceitos trabalhados. Ademais, a combinação entre Gamificação e Estudo de Caso mostrou-se eficaz para tornar o aprendizado mais dinâmico, lúdico e contextualizado, aproximando o conhecimento químico da realidade dos alunos. Todavia, os achados também evidenciam a necessidade de um planejamento pedagógico cuidadoso, de modo que o uso de elementos lúdicos não se sobreponha à aprendizagem conceitual aprofundada, e reafirmam a relevância de inovações pedagógicas intencionalmente planejadas, capazes de promover aprendizagens e o desenvolvimento de habilidades científicas, cognitivas e sociais.