O objetivo foi analisar as associações entre a percepção de risco de adoecimento por COVID-19 e os sintomas de depressão, ansiedade e estresse em profissionais atuantes em unidades de saúde. Estudo transversal com trabalhadores de diversas categorias profissionais que buscaram voluntariamente um dos primeiros Centros de Referência em Testagem de COVID-19 no Município do Rio de Janeiro, Brasil. Os trabalhadores foram convidados a responder a um questionário online entre maio e agosto de 2020. Foram utilizadas a escala Percepção de Risco de Adoecimento por COVID-19 e a Escala de Depressão, Ansiedade e Estresse (DASS-21). Foram estimados razão de chance (OR) e intervalo de 95% de confiança. Do total (N = 2.996), 81,5% eram mulheres com idade média de 40,7 anos. Cerca da metade apresentava grau leve, moderado ou severo de depressão, ansiedade ou estresse, sendo a frequência de trabalhadores com sintomas severos, respectivamente, 18,5%, 29,6% e 21,5%. Observou-se que as associações entre a percepção de risco e os sintomas de depressão, ansiedade e estresse foram mais fortes à medida que aumentava a classificação de gravidade de cada sintoma. Os trabalhadores com alta percepção de risco de adoecimento por COVID-19 apresentaram OR mais elevadas para sintomas severos de depressão (OR = 4,67), ansiedade (OR = 4,35) e estresse (OR = 4,97). Os achados apontam a demanda por medidas de proteção à saúde dos trabalhadores, que não devem se restringir aos equipamentos de proteção individual. É essencial que os gestores promovam espaços coletivos de discussão e ações que favoreçam a recuperação dos trabalhadores em contexto pandêmico de longa duração.