O cimento Portland é constituído por silicato de cálcio e a associação com aditivos e veículos conferem características que podem viabilizar seu uso como cimento endodôntico. No entanto, o cimento Portland não apresenta radiopacidade própria, o que torna necessário a adição de um agente radiopacificador à mistura para ser utilizado como material dentário. O objetivo deste estudo foi avaliar as propriedades físico-químicas e mecânicas, o potencial bioativo e caracterizar a interface dentina-cimento de cimentos endodônticos experimentas à base de cimento Portland (ES) contendo nano ou micro partículas de óxido de zircônio ou óxido de nióbio. O tempo de presa, resistência à compressão, escoamento, espessura de filme, radiopacidade, solubilidade e estabilidade dimensional foram avaliadas de acordo com a norma ISO 6876:2012, enquanto que a liberação de fomaldeído foi avaliada por meio de cromatografia gasosa. A resistência de união dentinária foi avaliada por meio de teste push-out e tanto a caracterização da microestrutura dos cimento quanto a análise do potencial bioativo foram realizadas utilizando energia dispersiva de raios-x, difractometria e espectroscopia infravermelha. A interface dentina-cimento foi avaliada com relação à penetração de microesferas fluorescentes e examinada em microscopia confocal e microscopia eletrônica de varredura associada à escaneamento por energia dispersiva de raios-x linear. Os dados foram submetidos aos testes ANOVA e Tukey (p < 0,05). Com exceção da radiopacidade, os ES apresentaram propriedades físico-químicas de acordo com as especificações ISO 6876, adequada resistência de união à dentina, potencial bioativo e promoveram selamento coronário e interação química com a dentina.