A partir da reemergência da febre amarela em 2014/2015, o Brasil registrou nos anos sequentes sua maior epidemia de febre amarela das últimas décadas, atingindo principalmente a região sudeste. A febre amarela, doença viral hemorrágica, é causada por um flavivírus, transmitido por mosquitos silvestres (Haemagogus; Sabethes). Na ocorrência do ciclo urbano, erradicado no Brasil desde 1942, a transmissão se dá pelo Aedes aegypti. Primatas não humanos são os principais hospedeiros do vírus e constituem “sentinelas” na vigilância da febre amarela. Este artigo descreve as ações de controle e prevenção desencadeadas durante a epidemia de febre amarela no Estado do Espírito Santo, Brasil, e a implementação da vacinação por meio de um estudo ecológico com abordagem espacial. O estudo evidenciou a falha na detecção de epizootias em primatas não humanos pelos serviços de vigilância do Espírito Santo, sendo simultânea à detecção em humanos. Apresentou a evolução das ações de vacinação, com alcance de 85% de cobertura vacinal geral para o estado em seis meses, sendo heterogênea entre os municípios (de 59% a 122%). Destaca-se que 55% dos municípios com ações de imunização em tempo oportuno, considerando o intervalo adotado para este estudo, não apresentaram casos em humanos. A intensificação das ações de vigilância, interlocução entre as áreas e equipes multidisciplinares na condução da epidemia otimizou a detecção e o diagnóstico dos casos em humanos e viabilizou o controle da epidemia. Foi possível reconhecer avanços, apontar algumas medidas tardias e lacunas na vigilância que necessitam melhorias.