Este artigo tem como objetivo analisar a inovação em produto orientada para sustentabilidade em uma empresa do segmento químico. Para atender o objetivo, foi realizado um estudo de caso qualitativo com características exploratória e descritiva em uma empresa, cuja matriz situa-se no Rio Grande do Sul. Os dados foram coletados por meio de 10 entrevistas semiestruturadas com os gestores e documentos disponibilizados. Os dados foram analisados por meio da análise de conteúdo qualitativa com apoio do software NVivo. Este estudo destaca como contribuição para área de conhecimento, que para o desenvolvimento da inovação em produto orientada para sustentabilidade é preciso utilizar modelos de inovação estruturados, constituídos por etapas e processos, para assim constituir rotinas que associadas aos elementos da inovação sustentável, denominados nessa pesquisa de (a) pilares da sustentabilidade, (b) parcerias, (c) ferramentas e processos, (d) ciclo dos produtos e serviços, (e) sensibilização para sustentabilidade/cultura para inovação sustentável, são capazes de ampliar o escopo de atuação da inovação, além do enfoque econômico, para atuação nos pilares ambiental e social.