O medo odontológico é um problema grave que afeta negativamente a saúde bucal. Esta revisão crítica da literatura objetivou identificar os estudos existentes sobre o medo odontológico associado à experiência de cárie dentária em crianças. Tratou-se de estudo bibliográfico realizado nas bases de dados PubMed, Web of Science e Scopus, por meio dos artigos indexados até outubro de 2019. Os termos utilizados foram: “Dental fear”, “Dental anxiety”, “Dental caries” e “Children”. As informações coletadas foram: autor, o ano de publicação, país, desenho do estudo, número amostral, faixa etária (em anos), o instrumento utilizado para avaliar o medo odontológico e os principais resultados. Os dados foram analisados utilizando-se o Microsoft Excel, sendo apresentados descritivamente. Foram obtidos 533 artigos e 28 foram incluídos. A maioria dos estudos foram realizados por pesquisadores brasileiros (32,1%). O número de participantes variou de 99 a 2734 crianças. A idade mais frequente foi de 12 anos (59,3%) e o instrumento mais utilizado foi o questionário Children’s Fear Survey Schedule-Dental Subscale (CFSS-DS) (32,1%), com os respondentes sendo as próprias crianças (82,1%). A prevalência de medo odontológico variou de 5,2% a 66,0%, e os valores de escore médio variaram de 1,50 a 37,0. Os estudos sobre o medo odontológico associado à experiência de cárie dentária em crianças foram realizados em maior número no Brasil, utilizando o questionário CFSS-DS. Existe ampla variabilidade na prevalência e valores de escore médio em diferentes países.