RESUMO: Objetivo: Estimar a cobertura da primeira e da segunda dose da vacina papilomavírus humano (HPV) no Brasil, conforme a microrregião, comparando-se as coortes de meninas com 14, 15 e 16 anos em 2017, e investigar a associação da heterogeneidade espacial na cobertura vacinal com variáveis sociodemográficas. Métodos: A informação sobre doses aplicadas nos anos de 2013 a 2017 por idade foi obtida do Programa Nacional de Imunizações. O número de meninas residentes com sete, oito e nove anos em 2010, em cada microrregião, é oriundo do censo brasileiro de 2010. Para a análise, a cobertura vacinal acumulada por microrregião (n = 558) foi categorizada em baixa (< 80%) e adequada (≥ 80%), e um modelo logístico com intercepto aleatório foi ajustado, tendo cobertura vacinal adequada como desfecho. O efeito aleatório (unidade da federação) foi incluído para captar a correlação entre microrregiões que pertencem ao mesmo estado. Resultados: O percentual de microrregiões que alcançou a cobertura vacinal adequada foi significativamente maior para a primeira dose (entre 91,8 e 159,2%), independentemente da coorte. Observou-se menor cobertura da segunda dose (entre 7 e 79,9%), com heterogeneidade associada ao grau de urbanização e à presença de domicílios com banheiro de uso próprio no município. O efeito aleatório mostrou forte poder explicativo, sugerindo importantes diferenças entre os estados brasileiros no alcance da cobertura vacinal. Conclusão: Apesar de a vacina HPV estar disponível no Programa de Imunização, os achados do presente estudo apontam para uma dificuldade do alcance da cobertura vacinal adequada.