Introdução: A espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) tem sido uma tecnologia emergente na área médica para detecção, triagem e discriminação de diferentes doenças. A concentração de D-dímero no plasma, um produto da degradação da fibrina durante a fibrinólise, é um marcador importante na avaliação clínica, especialmente em condições de hipercoagulabilidade. No entanto, os testes atualmente disponíveis para análise de D-dímero não apresentam parâmetros satisfatórios de avaliação. Até o momento, o uso da FTIR não foi investigado quanto a sua potencialidade para análise da concentração plasmática de D-dímero. Portanto, este estudo propõe uma nova alternativa metodológica, prática e eficaz, para avaliação dos pacientes de acordo com as concentrações de D-dímero. Objetivo: Avaliar a capacidade de distinção e de quantificação das amostras de plasma humano com diferentes concentrações de D-dímero pelo uso do FTIR associado à análise multivariada de dados. Métodos: Foram analisadas 100 amostras de plasma de pacientes internados em unidade de terapia intensiva hospitalar. Após etapa de padronização de preparo e de aquisição espectral das amostras, os dados foram organizados para análises estatística e multivariada de reconhecimento de padrões. Para análise qualitativa foi realizada análise de componentes principais (PCA), como método não supervisionado; análise discriminante linear com algoritmo genético (GA-LDA) e mínimos quadrados parciais com análise discriminante linear (PLS-DA), como método supervisionado. Para análise quantitativa foi aplicado o método de regressão pelos mínimos quadrados parciais (PLS). Para as análises foi realizado um recorte na região de fingerprint dos espectros (1800 - ~1000 cm-1). Resultados: O método GA-LDA classificou efetivamente os pacientes de acordo com o valor de referência do D-dímero (≤0,5 μg/mL e >0,5 μg/mL) com 87,5% de especificidade e 100% de sensibilidade no conjunto de treinamento, e 85,7% de especificidade e 95,6% de sensibilidade no conjunto de teste. No entanto, o método PLS não apresentou parâmetros satisfatórios de quantificação da concentração de D-dímero. Conclusão: A espectroscopia FTIR demonstra ser uma ferramenta potencial para classificação de pacientes de acordo com os valores de referência para D-dímero. As análises espectrais FTIR associadas a evidências clínicas podem contribuir para um diagnóstico médico mais rápido e preciso, reduzir a morbidade do paciente e economizar recursos e demandas por profissionais.