RESUMO Objetivo Propor um modelo de predição de risco de permanência das crianças na unidade de terapia intensiva pediátrica, considerando-se as características demográficas e clínicas na admissão. Métodos Coorte retrospectiva realizada a partir da análise de 1.815 admissões na terapia intensiva pediátrica, em um hospital privado e geral, do município de São Paulo (SP). Foram utilizados procedimentos de validação interna e obtenção da área sob a curva ROC na construção do modelo preditor. Resultados A mediana do tempo de permanência foi de 2 dias. O modelo preditor produziu um escore que permitiu a segmentação do tempo de permanência de 1 a 2 dias, de 3 a 4 dias e maior que 4 dias. A acurácia do modelo de 3 a 4 dias foi de 0,71 e do modelo maior que 4 dias de 0,69. As acurácias encontradas para 3 a 4 dias e maior que 4 dias de permanência mostraram possibilidade de acerto, considerada modesta, de 65% e 66%, respectivamente. Conclusão A partir dos resultados encontrados, é possível verificar que a baixa acurácia encontrada no modelo preditor não permite que ele seja exclusivamente adotado para a tomada de decisão ou planejamento para a alta. Modelos de predição de risco do tempo de permanência que consideram variáveis do paciente obtidas somente durante a admissão têm limitações intrínsecas, já que não consideram outras características presentes durante a internação, como possíveis complicações e eventos adversos, e podem impactar negativamente na acurácia do modelo proposto.