Resumo O trabalho teve como objetivo avaliar a estabilidade físico-química, química e antioxidante de polpa de Physalis peruviana L., não pasteurizada e pasteurizada, durante 120 dias de armazenamento a -18 °C. Foram avaliados pH, acidez total titulável (ATT), sólidos solúveis totais (SST), relação SST/ATT, umidade, cinzas, glicídeos redutores, coloração, vitamina C, carotenoides totais, compostos fenólicos totais e capacidade antioxidante. As análises físico-químicas e químicas realizadas demonstraram que o armazenamento sob congelamento não ocasionou perdas significativas de qualidade das polpas para as variáveis de pH, ATT, SST e glicídeos redutores. Na polpa não pasteurizada, observou-se aumento significativo no teor de umidade e diminuição significativa no teor de cinzas, durante o armazenamento. A aplicação da pasteurização promoveu variações significativas para os SST e glicídios redutores, ao final do período de armazenamento, observando-se maiores teores. A cor foi afetada negativamente pela aplicação do tratamento térmico, observando-se valores de a* inferiores e valores do ângulo da tonalidade (°h) superiores. Quanto à estabilidade dos compostos antioxidantes, verificou-se redução nos teores de vitamina C, carotenoides, compostos fenólicos totais e da capacidade antioxidante, ao longo do armazenamento a -18 °C, nas polpas não pasteurizada e pasteurizada. Foram observadas perdas de 82,38% e 88,88% para vitamina C, de 66,29% e 66,51% para os carotenoides, e 22,26% e 31,31% para os compostos fenólicos totais nas polpas não pasteurizadas e pasteurizadas, respectivamente. Conclui-se que o armazenamento durante 120 dias sob congelamento das polpas de Physalis peruviana L. pasteurizada e não pasteurizada promoveu perdas significativas dos compostos antioxidantes para ambas as polpas e que a pasteurização afetou as características físico-químicas e químicas avaliadas.