A integração de práticas ambientais com a abordagem Lean Six Sigma (Green LSS) emerge como uma estratégia de excelência operacional capaz de ampliar o escopo das ações de melhoria proporcionando resultados financeiros e, ao mesmo tempo, economia no consumo dos recursos naturais. O presente artigo tem como objetivo apresentar a aplicação de um projeto Green LSS estruturado pelo método DMAIC (Definir, Medir, Analisar, Melhorar e Controlar). O projeto teve como objetivo a redução do custo energético industrial referente ao consumo de gás no processo de cocção em uma fábrica de alimentos. Por meio de um estudo de caso único e longitudinal, o artigo apresenta uma narrativa sobre a sequência das etapas executadas, assim como as ferramentas e técnicas utilizadas em cada uma dessas fases. Esta pesquisa pode contribuir com a execução de futuros projetos Green LSS, cujo propósito seja a melhoria do meio ambiente e dos resultados operacionais por meio do modelo DMAIC.