O presente artigo aborda o estudo de aula como processo formativo para o desenvolvimento profissional docente, oportunizando aprendizagens dos alunos e, também, aprendizagens profissionais. À luz da teoria de Christopher Day, esta investigação tem como objetivo discutir as aprendizagens profissionais relativas aos conhecimentos das dificuldades dos alunos, abordadas durante o desenvolvimento de uma aula de investigação no contexto de estudo de aula com professores que ensinam Matemática do 5º ao 9º ano do Ensino Fundamental. Para tanto, realizou-se uma investigação com um grupo de três professores que ensinam Matemática no Ensino Fundamental, de um ciclo de estudo de aula, desenvolvido de junho a agosto de 2024. De abordagem qualitativa, o material empírico envolveu notas de campo da pesquisadora e transcrição das quatro primeiras sessões do estudo de aula, que foram gravadas em áudio e analisadas, mediante a análise de conteúdo, proposta por Bardin. Os resultados evidenciam que o conhecimento das dificuldades dos alunos mobilizados pelos professores que ensinam Matemática, ao longo de um estudo de aula, foram relativas à unidade temática Números, principalmente os números naturais, ao algoritmo das operações, no que tange ao valor posicional dos números e, também, as dificuldades dos números racionais, envolvendo a operação com frações e com números decimais. Desse modo, ponderamos que o conhecimento dessas dificuldades, possibilita a retomada dos conhecimentos matemáticos do conteúdo, colaborando com o reconhecimento e antecipação dos conhecimentos prévios dos alunos, além de possibilitar o planejamento de ações para dirimir tais dificuldades dos estudantes. A identificação das dificuldades, possibilita que os professores alinhem o planejamento às necessidades dos alunos, fortalecendo a articulação entre os conhecimentos matemático, pedagógico e curricular, que contemplam as aprendizagens profissionais, no sentido do desenvolvimento profissional docente.