O objetivo deste trabalho é avaliar as propriedades físicas e os parâmetros de dosagem de misturas asfálticas densas do tipo Béton Bitumineux Semi Grenus (BBSG) para utilização como camada de rolamento em estruturas de pavimento, a partir da incorporação de fibra vegetal de sisal. Para tanto, a curva granulométrica foi concebida utilizando as equações de Füller-Talbot, com granulares provenientes de rocha matriz de maciço gnáissico pertencente à jazida situada em Joinville/SC. O ligante betuminoso utilizado foi o Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP) 30/45, em sua forma pura. Para a campanha experimental, a metodologia Marshall foi utilizada e compreendeu oito teores de ligante, a saber: 4,22 %, 4,54 %, 4,70 %, 4,86 %, 5,18 %, 5,50 %, 5,82 % e 6,14 %, considerando dois teores distintos de fibra de sisal (0,3 % e 0,5 %) dispostas em fios com comprimento de 15,0 mm. A caracterização da referida fibra foi procedida a partir de análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectrometria por fluorescência de Raios-X (FRX), difratometria de Raios-X (DRX), termogravimetria (TGA) e calorimetria diferencial (DSC), e espectroscopia infravermelha por transformada de Fourier (FTIR). Complementarmente à metodologia Marshall, foram realizadas avaliações quanto à resistência à tração indireta e à ação deletéria da água no ensaio de Duriez a 18 ºC. As análises se deram de forma comparativa a uma mistura asfáltica BBSG de referência, sem a incorporação de fibra de sisal. Os resultados obtidos indicaram que a adição da referida fibra às misturas asfálticas acarreta o aumento do teor de ligante betuminoso nas dosagens, devido à retenção nas tramas de concentração fibrilar e, consequente redução da resistência mecânica, em razão do aumento do volume de vazios internos, formando áreas sem contato efetivo das partículas granulares, fato que prejudica o intertravamento da matriz pétrea.