A atividade física (AF) e a inflamação influenciam a densidade óssea através de múltiplos mecanismos fisiológicos, mas a atual evidência não é robusta sobre a estrutura de mediação dessas relações. Portanto, o objetivo deste estudo foi investigar as associações de AF e interleucina-6 sérica (IL-6) na densidade óssea. Análise transversal na Coorte de Nascimentos de 1982 Pelotas (Brasil) em participantes com 30 anos de idade. AF foi medida objetivamente por acelerometria. Densidade mineral óssea (g/cm2) foi avaliada para a coluna lombar e colo do fêmur usando absorciometria de raios-X de dupla energia. Foram realizadas regressões lineares brutas e ajustadas e análises de mediação. Em ambos os sexos, a AF total foi positivamente associada à densidade óssea do colo do fêmur, mas não à coluna lombar. Para os homens, as médias do colo do fêmur foram 0,027, 0,042 e 0,032 maiores no segundo, terceiro e quarto quartis, respectivamente, em relação ao primeiro quartil (referência). Entre as mulheres, os maiores valores de densidade óssea foram encontrados no terceiro (0,021) e quarto (0,027) quartis de AF total em comparação ao quartil mais baixo. No sexo feminino, a atividade física de intensidade moderada a vigorosa apresentou relação positiva com todos os locais de densidade óssea. O efeito indireto através da IL-6 não foi significativo. A atividade física foi associada a ganhos de densidade óssea. Os achados reforçam recomendações de AF na idade adulta para promover a saúde óssea.