O Programa Nacional de Imunizações tem enfrentado recentemente a redução no alcance das metas preconizadas de cobertura vacinal para as vacinas constantes do calendário nacional infantil. Em Cubatão, município do Estado de São Paulo, os dados oficiais do Sistema de Informações do Programa Nacional de Imunizações apontam que a cobertura vacinal em crianças apresentou declínio acentuado. O objetivo deste estudo foi estimar a real cobertura vacinal em menores de 2 anos, avaliar se as doses estão sendo aplicadas em momento oportuno e identificar fatores associados ao atraso vacinal por meio de inquérito domiciliar em residentes de Cubatão nascidos em 2019 e 2020. O município foi dividido em cinco estratos socioeconômicos, e o tamanho da amostra foi de 450 crianças. A cobertura vacinal aos 12 meses foi de 86,9%; e aos 24 meses, de 82,6%. Para o esquema vacinal completo, apenas 25,7% das crianças foram vacinadas sem atraso. Entre os fatores associados ao atraso vacinal aos 24 meses estão escolaridade da mãe e receber benefício do Bolsa Família. Embora a cobertura vacinal seja maior do que a observada no inquérito nacional, o atraso para aplicação das doses é um problema de saúde pública em Cubatão, o que exige educação dos profissionais de saúde da ponta e da população sobre a importância da vacinação em tempo oportuno.