Resumo Objetivo: Investigar o impacto dos níveis séricos de vitamina D e de cálcio e do uso de substâncias psicoativas durante a gestação no perímetro cefálico de recém-nascidos de uma maternidade. Métodos: Coletaram-se dados por entrevistas, exames laboratoriais e prontuários, envolvendo 844 gestantes. As variáveis de exposição incluíram níveis de vitamina D, de cálcio e uso de álcool, tabaco e drogas na gestação. O desfecho foi o perímetro cefálico, avaliado como contínuo e categórico (<32 cm ou ≥32 cm). Utilizaram-se testes de correlação (r), Kruskal-Wallis, Mann-Whitney e de regressão para estimar riscos, com significância de 5%. Resultados: Das gestantes, 28,4% fumavam, 41% consumiam álcool e 4,6% usavam drogas, 90,3% apresentavam vitamina D insuficiente e 62,5% cálcio abaixo do normal. A maioria dos partos foi através de cesariana (57,3%), sendo 16,1% prematuros, 4% de gêmeos, 51,1% de meninas e 12,8% de bebês com baixo peso. Houve forte correlação entre peso ao nascer e perímetro cefálico (r=0,805; p-valor<0,001), correlação fraca com os níveis de cálcio (r=0,129; p-valor 0,01) e nenhuma com os níveis de vitamina D (r=0,051; p-valor 0,310). Bebês de mães que consumiram álcool (33,77±2,02 cm) e drogas (33,32±1,72 cm) apresentaram perímetros menores (p-valor<0,05) comparados aos de mães que não usaram (34,04±1,99 cm; 33,96±2,02 cm). Prematuridade, gestações gemelares, sexo feminino e baixo peso associaram-se a perímetros menores (p-valor<0,05). Nenhuma variável associou-se ao perímetro cefálico0,05). Conclusão: Bebês de gestantes que usaram álcool, drogas e tiveram baixos níveis de cálcio apresentaram perímetros menores, porém, nenhum fator associou-se a valores abaixo de 32 cm.