Introdução: A transição de jovens atletas nas categorias de base do atletismo é um período crítico e pouco estudado. Compreender a estabilidade das variáveis antropométricas, físico-motoras e de desempenho é essencial para otimizar o treinamento e prever o desempenho a longo prazo. Objetivo: Investigar os padrões de estabilidade do desempenho e das variáveis antropométricas e físico-motoras em jovens atletas de atletismo do sexo feminino e masculino durante a transição da categoria sub-16 para sub-20. Método: O estudo, de delineamento longitudinal, avaliou atletas em dois momentos: a primeira avaliação ocorreu na categoria sub-16, e a segunda, após 4 anos para mulheres e 5 anos para homens, na categoria sub-20. Foram realizadas anamnese, questionários para treinadores e pais, medições antropométricas e testes físico-motores (flexibilidade, impulsão vertical, força de membros superiores, 60m e 800m). A maturação biológica foi avaliada pelo percentual da estatura adulta predita. Resultados: Foram encontrados aumentos significativos na maioria das variáveis antropométricas e físico-motoras, tanto nos meninos, quanto nas meninas após 5 e 4 anos de treinamento, respectivamente. E ainda, que os indicadores de estabilidade nos meninos e nas meninas foram, em sua maioria, classificados como elevados e moderados em relação às variáveis antropométricas, físico-motoras, bem como na posição no ranking nacional e na conquista de medalhas. Conclusão: Os resultados indicam que há estabilidade na maioria das variáveis antropométricas e físico-motoras em jovens atletas na transição da categoria sub-16 para sub-20, reforçando a importância do monitoramento contínuo no processo de formação de atletas de atletismo.