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A cárie dentária na infância apresenta é um problema de saúde pública, uma vez que é altamente prevalente, pode provocar dor, alterações funcionais e emocionais e afeta a qualidade de vida da criança pré-escolar. O objetivo deste estudo transversal foi identificar os fatores associados à severidade de cárie dentária em crianças pré-escolares de Canoas-RS O presente estudo faz parte de um censo de saúde bucal que coletou dados demográficos (sexo, idade da criança, idade materna), socioeconômicos (escolaridade materna, estrutura familiar e renda familiar), comportamentais (práticas alimentares) e de saúde bucal (cárie dentária, maloclusão e traumatismo alvéolo-dentário) de 1306 crianças de 0 a 5 anos de idade matriculadas nas pré-escolas públicas municipais de Canoas-RS. Seis examinadores treinados e calibrados coletaram as variáveis por meio de questionário e exame clínico odontológico. Teste de Mann-Whitney e Kruscal-Wallis foram utilizados para investigar a associação entre as variáveis preditoras e o desfecho. A índice ceo-d (número de dentes cariados, perdidos por cárie e obturados) variou de 0 a 19 com média de 0,93 (IC 95% 0,81-1,05). Observou-se um aumento na severidade de doença com aumento da idade: o índice ceo-d com um, dois, três, quatro e cinco anos de idade foi respectivamente de 0,17, 0,31, 0,86, 1,38 e 1,70 (p<0,001). Observou-se uma severidade significativamente maior de cárie dentária em crianças do gênero masculino (p=0,021), não brancas (0,004), que vivem em famílias não nucleares (p=0,001), com menor renda familiar (p=0,001) e filhos de mães com menor escolaridade materna (p<0,001). Estiveram também associados à maior prevalência de cárie tempo de aleitamento materno total igual ou superior a 12 meses (p<0,001), crianças que escovam os dentes sem supervisão dos pais (p<0,001) e com maior nível de placa visível (p<0,001). Concluiu-se que a severidade da doença cárie está associada a fatores demográficos, socioeconômicos e comportamentais. Estes achados fornecem dados importantes para a elaboração de estratégias de prevenção e controle da cárie dentária, tanto em nível individual quanto coletivo.