RESUMO OBJETIVO Analisar o perfil epidemiológico dos casos e o padrão de difusão espacial da maior epidemia de sarampo do Brasil ocorrida no período pós-eliminação, no estado de São Paulo. MÉTODO Estudo transversal, baseado em casos confirmados de sarampo em 2019. Foi conduzida análise bivariada das variáveis socioeconômicas, clínicas e epidemiológicas, segundo vacinação prévia e ocorrência de hospitalização, combinada a uma análise de difusão espacial dos casos por meio da metodologia de interpolação pela ponderação do inverso da distância. RESULTADOS Dos 15.598 casos confirmados, 2.039 foram hospitalizados e 17 evoluíram para o óbito. O pico epidêmico ocorreu na semana epidemiológica 33, após a confirmação do primeiro caso, na semana epidemiológica 6. A maioria dos casos era homem (52,1%), com idade entre 18 e 29 anos (38,7%), identificados como brancos (70%). Adultos jovens (39,7%) e menores de cinco anos (32,8%) foram as faixas etárias mais acometidas. Observou-se maior proporção de vacinação prévia em brancos, quando comparados a pretos, pardos, amarelos e indígenas (p < 0,001), assim como no grupo mais escolarizado, quando comparado às demais categorias (p < 0,001). O risco de hospitalização foi maior em crianças, quando comparado à faixa etária mais idosa (RI = 2,19; IC95% 1,66-2,88), assim como entre não vacinados, quando comparado a vacinados (RI = 1,59; IC95% 1,45-1,75). O padrão de difusão por contiguidade combinado à difusão por realocação seguiu a hierarquia urbana das regiões de influência das principais cidades. CONCLUSÃO Além da vacinação de rotina em crianças, os achados indicam a necessidade de campanhas de imunização de adultos jovens. Adicionalmente, estudos que busquem investigar a ocorrência de clusters de populações vulneráveis, propensas a menor cobertura de vacinação, são essenciais para ampliar a compreensão sobre a dinâmica de transmissão da doença e, assim, reorientar estratégias de controle que garantam a eliminação da doença.