Objetivo: identificar os fatores associados à punção venosa periférica difícil em adultos submetidos à quimioterapia antineoplásica. Método: estudo transversal, observacional, analítico e quantitativo realizado em uma Unidade de Alta Complexidade em Oncologia (UNACON) da região amazônica brasileira. Os dados foram analisados por meio de estatística descritiva e inferencial, onde a razão de possibilidades foi calculada. Resultados: a maioria dos participantes foi do sexo feminino (64,6%), autodeclarados como pardos (51,2%). Em relação à localização do câncer, a maioria possuía a doença no aparelho digestório (46,4%) ou reprodutor (45,2%). Pacientes que tinham histórico de punção venosa difícil, veias não visíveis ou não palpáveis apresentaram mais chance de apresentar a punção venosa difícil (OR 1,6, 1,5 e 1,3, respetivamente). Conclusão: os preditores encontrados relacionados à punção venosa periférica difícil em pacientes adultos submetidos à quimioterapia antineoplásica foram: histórico de punção difícil e veias não visíveis ou não palpáveis.