RESUMO Objetivo Estimar a prevalência do exame Papanicolaou e analisar fatores associados à sua não realização pelas mulheres brasileiras. Método Estudo transversal, de base populacional, que utilizou dados do Vigitel e incluiu mulheres na faixa etária alvo do rastreio. Avaliaram-se a cobertura e a prevalência de não realização do rastreamento segundo características sociodemográficas, comportamentais e de saúde. Resultados Foram incluídos dados de 22.580 mulheres. Cerca de 17,1% das mulheres não realizaram o exame nos últimos 3 anos. Mulheres nas faixas etárias de 35 a 44, 45 a 54 e 55 a 64 anos, apresentaram maior prevalência de realização quando comparadas às de 25 a 34 anos (p<0,05). Os fatores associados à não realização do exame foram: mulheres com menos de 12 anos de estudo (p<0,05), que declararam não ter companheiro (p<0,0001), residentes nas regiões Nordeste, Centro-Oeste e Norte (p<0,05), desnutridas (p=0,017), que autoavaliaram sua saúde como negativa e que apresentaram pelo menos um comportamento negativo em saúde (p<0,0001). Conclusão Apesar da elevada cobertura do exame, ela ainda é insatisfatória em subgrupos populacionais, como mulheres que vivem sem companheiro, com baixa escolaridade, desnutridas, que autoavaliam seu estado de saúde como negativo e que possuem pelo menos um comportamento negativo em saúde.