O objetivo deste estudo foi investigar a associação entre determinantes sócio-econômico-demográficos e biológicos e hospitalização por diarréia aguda (DA) em menores de dois anos. Utilizou-se estudo tipo caso-controle de base hospitalar no período de maio a outubro de 1997, em hospital pediátrico de nível terciário em Recife, Pernambuco. Os casos (n = 185) foram crianças internadas por DA e os controles (n = 185) foram crianças com doenças ambulatoriais, exceto diarréia, que tinham apresentado a doença nos últimos 15 dias, atendidas no mesmo local e período. Utilizaram-se os programas Epi Info e Stata para a análise dos dados. Foram calculados o odds ratio e os intervalos de confiança de 95% por meio da técnica de regressão logística múltipla, para o controle dos fatores de confusão, considerando um modelo hierarquizado dos fatores de risco. A investigação mediante o modelo proposto mostrou existência de associação entre internamento por DA e piso de terra ou tábua, paridade das mães igual a cinco ou mais filhos, criança menor de seis meses e gravidade dos episódios, que depende da interação entre condições sócio-econômicas desfavoráveis, baixa idade das crianças e episódio diarréico grave.