INTRODUÇÃO: Na gestação, a classificação de estado nutricional deve ser aplicada ajustando-se à idade da mulher e ao período gestacional, podendo manifestar-se de três maneiras: adequação nutricional, baixo-peso/desnutrição e sobrepeso e obesidade. OBJETIVO: Investigar os fatores associados ao estado nutricional de gestantes usuárias de unidades Saúde da Família de Petrolina/PE. METODOLOGIA: Trata-se de um estudo analítico observacional transversal exploratório que teve como população alvo gestantes em acompanhamento pré-natal nas unidades de Saúde da Família, na faixa etária de 12 a 45 anos e idade gestacional entre 8 e 32 semanas. Os dados foram coletados nas unidades de saúde através da aplicação de questionário, avaliação do prontuário/cartão da gestante e verificação de medidas antropométricas. A análise estatística foi realizada no Stata 9.0, com análises bivariada e multivariada por regressão de Poisson, utilizando a medida de associação Razão de Prevalência, considerando um Intervalo de Confiança de 95%. RESULTADOS: As gestantes tinham, em média, 25,4 anos de idade, 21 semanas gestacionais e 3,22 consultas de pré-natal. A prevalência de inadequação nutricional foi 58,86%, sendo 17,26%com baixo peso, 29,65% com sobrepeso e 11,95% com obesidade. O estado nutricional inadequado apresentou associação estatística com o número de pessoas que residiam no domicílio (cinco ou mais pessoas), tabagismo (ex-fumante) e autopercepção de saúde geral (ruim/muito ruim), tanto na análise bruta quanto na ajustada. CONCLUSÃO: Os resultados mostraram alta prevalência de inadequação nutricional, com predomínio de sobrepeso. Além disso, houve associação entre o desfecho e características sociodemográficas, clínicas e de estilo de vida, corroborando a necessidade de intensificar medidas de promoção de saúde direcionadas à gestantes e mulheres em idade fértil.