Les syndromes paranéoplasiques neurologiques sont rares, souvent retrouvés dans les cas de cancer broncho-pulmonaire à petites cellules. Cet article rapporte deux cas de cancer broncho-pulmonaire à petites cellules afin de discuter des difficultés de prise en charge des syndromes paranéoplasiques neurologiques. Le premier cas porte sur un grand mal épileptique et une agitation secondaire à une encéphalite limbique paranéoplasique d’évolution rapide. Le deuxième cas correspond à une dégénérescence cérébelleuse associée à un syndrome de Lambert-Eaton. Les syndromes neurologiques, le dosage des anticorps onconeuraux et la recherche de cancer sous-jacent permettent d’asseoir le diagnostic. Le traitement antitumoral constitue le pilier de la prise en charge.