RESUMO Na unidade de terapia intensiva (UTI) pediátrica, a falha de extubação pode aumentar o risco de mortalidade. Este estudo objetivou: (1) verificar a taxa de falha de extubação na UTI pediátrica de um hospital público do município de Bauru (São Paulo, Brasil); (2) identificar a principal causa atribuída à falha de extubação; (3) avaliar se características como a idade e o tempo de ventilação mecânica invasiva (VMI) estão associadas à falha de extubação; (4) avaliar se o tempo de permanência na UTI e hospital é maior entre os pacientes que apresentaram falha de extubação. Foi realizado estudo de coorte retrospectivo com 89 pacientes internados de maio de 2017 até julho de 2018. Os resultados mostraram taxa de falha de extubação correspondente a 16%. A principal causa atribuída à falha de extubação foi o estridor laríngeo, totalizando 57% dos casos. A comparação intergrupos (sucesso vs. falha de extubação) não mostrou diferenças em relação à idade (p=0,294) e ao tempo de VMI (p=0,228). No entanto, observamos que o grupo falha de extubação apresentou maior tempo de UTI (p=0,000) e hospital (p=0,010). Desta forma, concluímos que a taxa de extubação está de acordo com a observada em outros estudos. O estridor laríngeo foi responsável por mais da metade dos casos de falha de extubação. Embora a idade e o tempo de VMI não tenham sido características associadas à falha de extubação, esta contribuiu para o maior período de permanência na UTI e no hospital.