Os objetivos foram analisar o perfil dos casos de sarampo no Município do Rio de Janeiro, Brasil, entre 2007 e 2021 e descrever a difusão e formação de cluster nos anos epidêmicos. Realizou-se um estudo ecológico, cujas unidades foram os bairros. Foi conduzida análise bivariada das variáveis socioeconômicas e epidemiológicas, segundo vacinação prévia e ocorrência de hospitalização. As análises de cluster e de difusão espacial foram realizadas pelo método de varredura SCAN e de Interpolação pela Ponderação do Inverso da Distância. Dos 774 casos confirmados, 57,6% eram do sexo masculino, 72,9% eram adultos e 63,7% foram identificados como brancos. Observou-se maior proporção de vacinação prévia em brancos, assim como na faixa de 5 e 11 anos. A proporção de vacinação anterior foi maior no estrato de maior escolaridade. Cerca de 16,3% foram hospitalizados, sendo o maior risco entre casos na faixa de 5 e 11 anos e menor entre 18 e 29 anos, quando comparadas às crianças com até um ano de idade. Os primeiros casos da epidemia ocorreram na região da Grande Tijuca, passando a se disseminar em bairros das zonas Oeste e Sul da cidade, revelando difusão hierárquica por realocação. Os conglomerados de maior risco foram formados nas zonas Sul e Centro. Os achados confirmam a mudança no perfil epidemiológico da doença assim como um padrão de difusão influenciado pela hierarquia intraurbana da cidade, onde bairros de maior comércio e turismo atuam como polos iniciadores e difusores da transmissão. Tais aspectos devem fundamentar as estratégias de controle, orientando campanhas de imunização que contemplem as faixas etárias mais acometidas, com ações diferenciadas nas áreas de difusão da doença.