Este trabalho caracterizou a dinâmica de transmissão e a epidemiologia molecular dos vírus da dengue (DENV) circulantes na cidade de Marília - SP (233.639 habitantes - IBGE, 2016), durante uma epidemia de dengue ocorrida no ano de 2007. Para tanto foram obtidas amostras de pacientes com diagnóstico clínico e epidemiológico (sem confirmação laboratorial) durante a vigência da epidemia. O estudo comparativo de características hematológicas e demográficas dos pacientes com a presença de antígeno NS1 de DENV nas amostras revelou uma associação significante com leucopenia, plaquetopenia e o aumento de linfócitos atípicos. Foi identificada a circulação de dois sorotipos virais. Interessantemente, os sorotipos apresentaram padrões hematológicos distintos. Como o padrão hematológico foi mantido para cada um dos sorotipos durante o longo período estudado, é possível que, com a determinação de tal padrão conservado nas primeiras fases de uma epidemia, este possa ser usado para implementar medidas de diagnóstico de novos casos, bem como no controle e tratamento dos doentes em todo o restante do período.