OBJETIVO: Testar a associação entre a prática de atividade física (AF) de acordo com os trimestres gestacionais e a ocorrência de parto cesáreo, prematuridade e baixo peso ao nascer em puérperas atendidas no Sistema Único de Saúde de Santa Catarina, Brasil. MÉTODOS: Estudo transversal realizado com amostra probabilística de puérperas que tiveram seus partos em maternidades da rede pública de Santa Catarina no período de janeiro a agosto de 2019. O desfecho parto cesáreo foi autorreferido e as informações sobre parto prematuro (< 37 semanas gestacionais) e baixo peso ao nascer (< 2.500 gramas) foram obtidas dos prontuários. A prática de AF durante a gestação e conforme cada trimestre foi autorreferida. Foram realizadas análises de Regressão Logística Multivariável e entrevistas com 3.580 puérperas. RESULTADOS: A prática de AF durante qualquer período da gestação foi relatada por 20,6% da amostra, com redução gradativa das prevalências conforme os trimestres gestacionais (16,2%, 15,4% e 12,8%). As maiores prevalências dos desfechos em relação à amostra total, foram observadas nas puérperas não praticantes de AF no terceiro trimestre, sendo 43,9% para o parto cesáreo, 7,7% para o baixo peso ao nascer e 5,5% para o parto prematuro. As chances de parto cesáreo (OR = 1,40; IC95% 1,10–1,76) e de baixo peso ao nascer (OR = 1,99; IC95% 1,04–3,79) foram, respectivamente, 40% e 99% maiores entre as puérperas que não praticaram AF no terceiro trimestre da gestação quando comparadas àquelas que praticaram AF. Não houve associação da prática de AF com a prematuridade. CONCLUSÃO: As puérperas que não praticavam AF no terceiro trimestre da gestação tiveram maiores chances de parto cesáreo e de terem recém-nascidos com baixo peso.