Esta pesquisa teve como objetivo caracterizar as hospitalizações de crianças menores de cinco anos por condições sensíveis à atenção primária, em Cuiabá, Mato Grosso, entre 2007 e 2011. Estudo descritivo dos registros das hospitalizações obtidas do Sistema de Informações Hospitalares do Sistema Único de Saúde, analisadas por sexo, faixa etária, causas e ano. Registraram-se 16.156 hospitalizações. Dessas, 6.258 (38,7%) foram por condições sensíveis à atenção primária, com maior número em crianças de um a quatro anos (3.697). As principais causas foram pneumonias bacterianas, doenças pulmonares, gastroenterites infecciosas e complicações. Os coeficientes de hospitalizações permaneceram estáveis no período estudado, com discreta redução nos anos de 2010 e 2011. Embora tenha ocorrido redução do coeficiente de hospitalizações por condições sensíveis à atenção primária, os resultados podem indicar deficiência na qualidade da atenção no município estudado.