Introdução: A insuficiência respiratória é causa de instalação da ventilação mecânica em pediatria, com intensa necessidade de monitorização para obtenção de evidências sobre os índices da oxigenação. Objetivo: Avaliar a correlação entre a PaO2/FiO2 (relação da pressão parcial de oxigênio arterial com a fração inspirada de oxigênio) e o índice de oxigenação em pacientes pediátricos sob ventilação mecânica. Método: Estudo de coorte prospectivo (CAAE 33622620.3.0000.5479), realizado em hospital público da cidade de São Paulo. A coleta de dados foi realizada por um único fisioterapeuta por formulário concebido no RedCap. Para análise realizaram-se os testes Kolmogorov-Smirnov e a correlação de Spearman. Resultados: Foram coletados 92 formulários de 21 crianças com em média 750,14 ± 1252,51 dias de vida. O peso médio foi de 10,21 ± 9,41 kg e 43% eram do sexo masculino. Cuff na cânula traqueal foi utilizado em 86%, com 27% sendo traqueostomizados, e 12% receberam óxido nítrico ao longo da internação. O índice de oxigenação foi, em média, de 3,47 ± 2,99 e a relação PaO2/FiO2 foi de 362,26 ± 115,08. A pressão média de vias aéreas foi de 9,48 ± 1,78 cmH2O. Houve correlação negativa forte (r = -0,925, p = 0,001) entre a oxigenação e a relação PaO2/FiO2, ou seja, quanto menor o índice de oxigenação, maior a relação PaO2/FiO2. O uso de óxido nítrico apresentou correlação positiva moderada (r = 0,517; p = 0,001) com a pressão medida na via aérea. Houve somente um óbito na amostra. Conclusão: Em crianças sob ventilação mecânica, existe correlação entre o índice de oxigenação e relação PaO2/FiO2, assim como com a pressão média de vias áreas e a necessidade de uso do óxido nítrico.