RESUMO Objetivo: Analisar a relação da ansiedade com a compulsão alimentar e a qualidade do sono em adultos com sobrepeso ou obesidade. Método: Estudo transversal, realizado entre maio de 2015 e janeiro de 2017, com amostra intencional composta por indivíduos de ambos os sexos, alfabetizados, com idade entre 20 e 59 anos, que apresentavam índice de massa corporal maior ou igual a 25 kg/m2. Utilizaram-se o Inventário de Ansiedade Traço-Estado, Escala de Compulsão Alimentar Periódica e Questionário de Padrão do Sono de Pittsburgh. Adotaram-se o coeficiente de correlação de Pearson ou Spearman na análise dos dados, de acordo com a distribuição destes. Resultados: A amostra foi constituída por 130 indivíduos. A amostra geral e os adultos jovens apresentaram correlação positiva entre os escores de ansiedade e os de compulsão alimentar (p=0,0011) e qualidade do sono (p=0,0081). Adultos com 45 anos ou mais apresentaram relação inversa da idade com a ansiedade (p=0,0003). Conclusão: A amostra geral e adultos jovens que apresentaram maior estado de ansiedade tinham maiores índices de compulsão alimentar e pior qualidade do sono. Contrariamente, nos adultos de meia-idade, quanto maior a idade, menor o escore de ansiedade. Registro Brasileiro de Ensaios Clínicos: n° RBR-47kfxh