Resumo Objetivos: identificar fatores de risco ocupacionais para neoplasias hematológicas, leucemia, linfomas e mieloma múltiplo. Métodos: estudo caso-controle conduzido com casos de neoplasias hematológicas e controles recrutados do mesmo serviço, com outros diagnósticos, pareados por frequência, sexo e idade. Entrevistas individuais foram realizadas por pesquisadores treinados, utilizando um questionário estruturado. Informações sobre a história ocupacional, uso e características de exposições a substâncias químicas, em geral, e a agrotóxicos foram registradas. Foram estimadas odds ratios (OR), por meio de modelos de regressão logística não-condicional multivariável para análise exploratória. Resultados: foram incluídos 61 casos e 146 controles. Trabalho na agropecuária (OR: 2,18; intervalo de confiança de 95% (IC95%): 1,10;4,30), exposição ocupacional a agrotóxicos (OR: 2,37; IC95%: 1,18;4,77), e tempo total de exposição ocupacional a agrotóxicos na vida laboral em horas - curto (OR: 3,52; IC95%: 1,25;9,87) e longo (OR: 3,95; IC95%: 1,54;10,14) - foram fatores de risco para neoplasias hematológicas, em comparação aos não expostos. Essas medidas foram ajustadas por consumo de álcool e tabagismo, prática de atividade física, renda, escolaridade e história de exposição ocupacional a produtos químicos. Conclusão: a exposição ocupacional a agrotóxicos se associa a neoplasias hematológicas, independentemente de características do estilo de vida e nível socioeconômico.