Se reporta el tratamiento de un caso de un felino doméstico macho castrado de 2 años y 6.8 kg de peso vivo con linfoma mediastínico. Al examen clínico mostró temperatura de 38 °C, disnea inspiratoria restrictiva superficial, tiempo de llenado capilar <2 s, frecuencia cardiaca de 140 lat/min, frecuencia respiratoria 62/min. En los análisis de laboratorio se encontró leucopenia con linfopenia y positivo al virus de la leucemia felina. En la radiografía y ecografía torácica se encontró presencia de efusión pleural moderada y una estructura redondeada hipoecoica de bordes irregulares, respectivamente. La toracocentesis reveló presencia de quilotorax y mediante la citología por punción de aguja fina de la estructura redondeada se dio como diagnóstico final linfoma mediastínico. Se instauró una quimioterapia con L-asparaginasa, vincristina, ciclofosfamida, doxorrubicina y prednisolona. El paciente sobrellevó ocho sesiones de quimioterapia hasta que por reacciones de toxicidad se decidió suspenderlas. Durante el tiempo de tratamiento se logró una remisión parcial del tumor, disminución significativa de la efusión y mejora de la calidad de vida del paciente. El principal efecto adverso fue la mielosupresión. Se logró un tiempo de sobrevida aproximado de más de 120 días.