Introdução - O câncer é doença crônica não transmissível multifatorial e no rol dos seus fatores de risco estão aqueles relacionados ao trabalho. A radiação ionizante é considerada carcinogênica e está presente em alguns ambientes de trabalho. Vários estudos foram feitos no mundo no intuito de estudar a relação sobre a mortalidade e a incidência por câncer em trabalhadores com risco de exposição ocupacional à radiação ionizante. Objetivo - Este estudo visa estimar as taxas de mortalidade e de incidência por câncer em uma unidade de trabalho com radiação ionizante sediada no município de São Paulo e identificar a associação potencial entre câncer e exposição à radiação ionizante no ambiente de trabalho. Métodos - Foi feito estudo de coorte retrospectiva aberta com trabalhadores que tiveram vínculo empregatício desde 31/08/1956 até 31/12/2016 a partir de dados coletados na empresa e em registros oficiais de óbitos e casos novos. Foram calculadas as razões de mortalidade padronizadas (RMP) e as razões de incidência padronizadas (RIP) por sexo de cânceres agrupados segundo o tipo (sólido, indeterminado e hematopoiético), o fator de risco (etilismo, tabagismo, ocupacional e radiação gama e X) e o sistema orgânico (tratos digestório, respiratório, ossos e tecidos moles, pele, geniturinário, olhos e sistema nervoso central, endócrino, indeterminado e hematopoiético) na análise externa comparando a população de estudo com a população geral do município de São Paulo e na análise interna, comparando o subgrupo monitorado para radiação gama e X com o subgrupo não monitorado. Foram feitas análises de regressão de Poisson univariada e múltipla dos fatores associados à incidência de câncer. Resultados - Foi encontrado o efeito do trabalhador sadio na análise externa de mortalidade (RMP = 0,224 IC95%: 0,208; 0,240) e interna de mortalidade (RMP = 0,685 IC95%: 0,618; 0,758). Na análise externa de incidência houve associação com os cânceres de pele (RIP = 19,703 IC95%: 7,303; 43,533) (p<0,001) e na análise interna de incidência houve associação com os cânceres hematopoiéticos (RIP = 1,593 IC95% 1,03; 2,351) (p<0,026), osteomusculares (RIP = 4,559 IC95% 1,821; 9,366) (p<0,001), de pele (RIP = 2,58 IC95%1,538; 2,748) (p<0,001) e de tireoide (RIP = 2,346 IC95% 1,452; 3,587) (p<0,001). Houve aumento da incidência de câncer entre as mulheres, os trabalhadores de nível socioeconômico elevado, entre aqueles que trabalharam por mais de cinco anos na empresa, entre aqueles que encerraram o acompanhamento na coorte até 49 anos de idade e entre aqueles que tiveram dose acumulada igual ou maior do que 20 mSv. Conclusão - este trabalho apresentou resultados semelhantes ao de outros estudos e ratificou os parâmetros de proteção radiológica.