O objetivo deste estudo foi verificar a prevalência de lesões de cárie em pré-escolares e escolares do município de Piracicaba - SP, além de investigar os determinantes sociais de saúde possivelmente associados. A amostra foi composta por 596 crianças. As lesões foram quantificadas de acordo com os critérios da OMS. Variáveis sociodemográficas e questões sobre saúde bucal foram avaliadas por um questionário enviado aos pais/responsáveis. Associações foram verificadas por meio de um modelo hierárquico de análise estatística baseado num quadro teórico de cárie. A média do índice ceod/CPOD foi de 1,65 (dp = 2,51) e 1,88 (dp = 2,41), respectivamente. Na dentição decídua, a presença de lesões de cárie esteve associada a famílias que não possuíam automóvel, à frequência de escovação dos dentes menor que 3 vezes/dia e ao não monitoramento com cirurgião-dentista. Na dentição permanente, a presença de lesões de cárie esteve associada à renda familiar inferior a 500 reais e ao gênero masculino. Na dentição decídua, a cárie esteve associada ao nível socioeconômico, aos hábitos de saúde bucal individuais e ao não acesso ao serviço odontológico. Na dentição permanente, a cárie foi mais fortemente associada a fatores socioeconômicos.