Resumo: Introdução: As intoxicações por agrotóxicos causam elevada morbimortalidade. A vigilância é necessária da produção até o uso desses produtos. Objetivo: Analisar as intoxicações e os fatores associados à letalidade por agrotóxicos. Método: Trata-se de estudo caso controle baseado nos atendimentos de intoxicação por agrotóxicos realizados em 2017 por centros de informação e assistência toxicológica do Brasil. Pacientes que evoluíram a óbito compuseram o grupo caso, e os sobreviventes, o grupo controle. Calculou-se odds ratio (OR) dos fatores de risco para óbito, com intervalo de confiança (IC) de 95%. Com base no modelo de regressão, desenvolveu-se um modelo preditivo de morte, estratificado por faixa etária, sexo e contexto ocupacional, para investigação do risco dos trabalhadores agropecuários intoxicados por agentes extremamente tóxicos. Resultados: Identificaram-se 3.826 pacientes intoxicados por agrotóxicos, dos quais 146 evoluíram para óbito. Idosos (OR = 4,94; IC95% 2,49 - 9,80), homens (OR = 1,68; IC95% 1,15 - 2,46), trabalhadores do setor agropecuário (OR = 2,20; IC95% 1,15 - 4,24), tentativas de suicídio (OR = 13,27; IC95% 6,48 - 27,19) e exposição a produtos extremamente tóxicos (OR = 2,77; IC95% 1,84 - 4,16) apresentaram mais chances de óbito nas intoxicações por agrotóxicos. Conclusão: Em cada 100 intoxicações por agrotóxicos, quatro evoluíram para óbito. Idosos, homens, trabalho no setor agropecuário, tentativas de suicídio e produtos extremamente tóxicos apresentaram mais chances de óbito.