Introducción: La diarrea aguda continúa siendo una de las principales causas de morbilidad en niños; sin embargo, el diagnóstico etiológico presenta limitaciones dada la baja sensibilidad de los métodos tradicionales. Objetivo: Describir los microorganismos identificados en niños que acudieron al Servicio de Urgencia (SU) de un hospital universitario en Santiago, Chile, por diarrea aguda y a los que se le solicitó panel molecular gastrointestinal. Métodos: Se revisaron fichas clínicas y resultados de panel gastrointestinal realizados entre junio de 2017 y marzo de 2020. Resultados: Se incluyeron 198 pacientes, edad promedio de 54,5 meses y 60,6% (120/198) de sexo masculino. La positividad del panel fue de 78,8% (156/198) con 35,3% (55/156) de las muestras polimicrobianas. Se identificaron 229 microorganismos, de los cuales 72,9% (167/229) corresponden a bacterias, 25,8% (59/229) a virus y 1,3% (3/229) a parásitos. Destacaron Campylobacter spp. y Escherichia coli enteropatógena (ECEP) como las bacterias más frecuentemente identificadas. Los pacientes con detección de Campylobacter spp. presentaron con mayor frecuencia fiebre (p = 0,00). ECEP se aisló principalmente (82,5%) en muestras polimicrobianas. Discusión: Los resultados enfatizan el potencial que poseen los estudios moleculares para mejorar el diagnóstico etiológico de la diarrea, pero a la vez llevan a cuestionar el rol patogénico de algunos microorganismos identificados.Palabras clave: diarrea; etiología; servicios de urgencia; detección por RPC múltiple.