Este estudo avaliou os efeitos de níveis de energia digestível sobre parâmetros hematológicos, histologia de fígado e as concentrações de leptina na gordura visceral, fígado, ovário e plasma em fêmeas de tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) da variedade UFLA em primeiro ciclo reprodutivo. Um número total de 60 reprodutores de tilápia do Nilo; 45 fêmeas e 15 machos com peso médio de 79,17 ± 15,12 g e 82,6 ± 10,98 g, respectivamente, foram utilizados em um delineamento inteiramente casualizado com cinco tratamentos e três repetições, sendo quatro peixes por repetição. Os peixes foram selecionados, identificados com microchips e distribuídos nos tanques na proporção de um macho para três fêmeas. Os peixes foram alimentados durante 60 dias com dietas isoproteicas (38%) e com cinco níveis de energia digestível (3.200, 3.400, 3.600, 3.800 e 4.000 kcal/kg de ração). O sangue foi coletado por punção da veia caudal com seringa contendo EDTA e utilizado para os esfregaços sanguíneos, hematócrito, contagem total de hemácias, trombócitos e leucócitos, contagem diferencial de leucócitos, determinação da glicose e da proteína plasmática total. A quantificação dos níveis de leptina no plasma e nos tecidos foi realizada por kit colorimétrico pela técnica de ELISA. Análise histológica convencional por hematoxilina e eosina (HE), avaliação de triglicerídeos com a coloração de Sudan III e de glicogênio com ácido periódico de Schiff (PAS) foram realizadas no tecido hepático. Não foram observadas diferenças significativas (p>0,05) nos valores hematológicos, de glicose e proteína total no plasma, no entanto, foi verificada trombocitopenia em todos os peixes do experimento. As concentrações de leptina encontradas na gordura visceral dos peixes alimentados com a dieta de 3.200 kcal/kg foram mais altas comparadas a outras dietas experimentais (p<0,05). Não foram observadas diferenças (p>0,05) nas concentrações de leptina (ng/ml) encontradas no ovário e no fígado. O kit de ELISA utilizado não detectou concentrações de leptina no plasma. As lesões microscópicas mais graves no parênquima hepático, vacuolização citoplasmática, infiltração de células inflamatórias, necrose e congestão de vasos sanguíneos; as maiores porcentagens de inclusões lipídicas no parênquima hepático (p<0,05) e os maiores diâmetros (μm) das gotículas lipídicas (p<0,05) foram observados nos peixes que receberam dietas com 3.600, 3.800 e 4.000 kcal/kg. Diante disso, sugere-se o nível de energia digestível de 3.400 kcal/kg nas dietas para tilápia fêmea em período reprodutivo.