O estudo propôs a aplicação da modelagem com equações estruturais (MEE) para estudar variáveis associadas ao nascimento pré-termo com base em um modelo teórico analisado previamente pela regressão logística hierarquizada. Os dados foram provenientes da pesquisa observacional do tipo caso-controle populacional sobre nascidos vivos hospitalares de mães residentes em Londrina, Paraná, Brasil (junho de 2006 a março de 2007). Para a MEE foi considerada a associação de características socioeconômicas e aspectos psicossociais sobre história reprodutiva, trabalho e atividade física, intercorrências durante a gestação e características fetais. Considerou-se, ainda, a relação dessas associações sobre o desfecho nascimento pré-termo mediado pela adequação da assistência pré-natal. Foram utilizados estimadores de mínimos quadrados ajustados pela média e variância (WLSMV), para dados categóricos, e a máxima verossimilhança robusta (MLR), para obter razões de chances. Foram criadas três variáveis latentes: vulnerabilidade socioeconômica, vulnerabilidade familiar e não aceitação da gravidez. O efeito da vulnerabilidade socioeconômica, da família e da não aceitação da gravidez sobre a prematuridade ocorreu de modo indireto por meio da inadequação da assistência pré-natal. A metodologia proposta possibilitou utilizar construtos, verificar o papel de mediação da inadequação da assistência pré-natal e identificar efeitos diretos e indiretos das variáveis sobre o desfecho nascimento pré-termo.