Resumo O objetivo do estudo foi descrever e analisar fatores associados à violência sexual (VS) entre estudantes do ensino fundamental no Brasil. Analisaram-se dados da Pesquisa Nacional de Saúde do Escolar (PeNSE) em 2015. Calculou-se a prevalência de VS total e desagregada segundo variáveis sociodemográficas, contexto familiar, saúde mental, comportamentos de risco, segurança e prática de atividade física. Estimaram-se as razões de chances (Odds Ratios – OR) de sofrer VS segundo variáveis associadas estatisticamente (p < 0,05) por meio de análise multivariada. A prevalência de VS foi de 4,0%. A VS entre escolares esteve associada a características como idade < 13 anos, sexo feminino, cor da pele preta, trabalhar, ser agredido por familiares, ter insônia, sentir-se solitário, não possuir amigos, consumir tabaco/álcool regularmente, ter experimentado drogas, ter iniciado atividade sexual, sentir-se inseguro na escola ou no trajeto escola-casa, ter sofrido bullying. Estudar em escola privada, possuir mãe com escolaridade de nível superior, morar com os pais e ter supervisão de familiares foram fatores protetores em relação à VS. Foi possível identificar vulnerabilidades dos estudantes frente à VS, o que pode apoiar pesquisadores, profissionais e famílias na prevenção deste tipo de violência.