Plantas como Plinia cauliflora, uma árvore nativa do Brasil, podem ser uma fonte natural de antioxidantes mais seguros, porém não há estudos sobre os efeitos das fases de desenvolvimento da planta sobre os óleos essenciais (OE) ou a atividade antioxidante. Objetivo: avaliar a atividade antioxidante, a composição química e a produção de óleo essencial das folhas de P. cauliflora nas fases fenológicas vegetativa, floração e frutificação. Metodologia: a composição química foi determinada por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa e a atividade antioxidante por três métodos in vitro. Resultados: o rendimento de óleo essencial das folhas foi o mesmo para as fases vegetativa, floração e frutificação. Os compostos de óleo essencial apresentam maior diversidade química nas fases de floração e frutificação. A maior atividade antioxidante foi obtida pelo sistema de co-oxidação β-caroteno/ácido linoléico. O óleo da fase vegetativa protege 40,6% de β-caroteno, enquanto os óleos das fases de floração e frutificação protegem apenas 27,5% e 14,5% de β-caroteno, respectivamente. A análise dos principais compostos evidenciou que a classe predominante foram dos sesquiterpenos de hidrocarbonetos com 67,0% (vegetativo), 66,1% (floração) e 59,4% (frutificação). Os principais compostos do OE nas fases vegetativa, floração e frutificação foram biciclogermacreno (17,0, 14,5 e 11,0%), germacreno D (16,9, 15,9 e 12,4%) e trans-cariofileno (9,2, 7,8 e 9,2%), respectivamente. Na fase vegetativa, destacaram-se o trans-2-hexenal (8,8%) e o óxido de cariofileno (5,4%). Conclusão: as folhas de P. cauliflora são desperdiçadas após a poda e o conhecimento de seu óleo essencial pode agregar valor à produção de jabuticaba no Brasil.