Introdução: A ventilação não invasiva (VNI) apresenta benefícios comprovados em diversas condições clínicas, entretanto, os resultados em pacientes com câncer são controversos. Objetivos: Analisar os fatores preditores para falha da VNI em pacientes oncológicos; descrever a mortalidade hospitalar e a sobrevida global após internação. Método: Estudo de coorte retrospectiva incluindo pacientes com tumores sólidos e neoplasias hematológicas, admitidos para internação hospitalar no Hospital do Câncer I do Instituto Nacional de Câncer José Alencar Gomes da Silva (HC I/INCA), entre 1º de janeiro e 31 de dezembro de 2017, e que foram submetidos à VNI. A associação entre as variáveis de exposição (variáveis clínicas e sociodemográficas) e os desfechos (falha na VNI) foi realizada pela regressão logística bruta e ajustada. Foi utilizado o método de Kaplan-Meier para análise da sobrevida global. Resultados: Foram incluídos 66 pacientes com média de idade de 62,3 anos (±15,0). O tempo médio de VNI na primeira sessão foi de 49,8 minutos (±30,9); o número médio de sessões foi de 2,1 (±1,4). Os pacientes que apresentaram falha tiveram maior tempo de internação hospitalar (11,8 dias vs 6,0 dias) e maior mortalidade hospitalar (90,9 vs 43,6%). Os pacientes com infecção pulmonar tiveram um risco de 4,71 vezes maior de falharem na VNI, em relação àqueles pacientes que apresentaram sucesso (OR 4,71; IC 95%, 1,14-19,47; p=0,032). Conclusão: Pacientes que apresentaram infecção pulmonar tiveram maior probabilidade em falhar na VNI. Foi observada pior sobrevida global entre aqueles pacientes que falharam na VNI.