Los métodos ágiles se adaptan bien a los equipos de desarrollo de software en las actividades de obtención de requisitos. Han presentado desafíos para las organizaciones en la adopción de los métodos tradicionales existentes, así como de los nuevos. El Design Thinking se ha utilizado como una técnica de obtención de requisitos y de inmersión en las áreas de proceso, lo que acerca al cliente al equipo del proyecto de software y permite la creación de mejores proyectos. Con el uso de la triangulación de datos, este documento presenta una revisión de la literatura que recopiló los desafíos en la obtención de requisitos de software en metodologías ágiles y el uso de Design Thinking. El resultado dio lugar a un estudio de caso en un proyecto de una organización pública brasileña, a través de un cuestionario de taller con usuarios de 20 ítems, aplicado durante el estudio, con el fin de identificar la práctica de Design Thinking en este contexto. Proponemos aquí una visión general de 13 desafíos estudiados, de los cuales ocho presentaron evidencia sólida de contribución (involucramiento de partes interesadas, definición y validación de requisitos, cronograma, planificación, detalles de requisitos y priorización, e interdependencia), tres presentaron evidencia parcial de contribución y dos no fueron elegibles para conclusiones (requisitos no funcionales, uso de artefactos y cambio de requisitos). El principal resultado de este trabajo es presentar un análisis del uso de Design Thinking para ver si se adapta adecuadamente para ser utilizado como un medio para resolver los desafíos de obtención de requisitos de software al utilizar métodos ágiles.