O cajueiro (Anacardium occidentale L.) é espécie adaptada e amplamente distribuída na região Nordeste do Brasil, que apresenta variabilidade genética nos plantios em regiões produtoras, deve ser descrita para fins de melhoramento. Assim, objetivou-se realizar a caracterização agromorfológica, estimar parâmetros genéticos e diversidade genética em populações de cajueiro comum em plantios comerciais no estado do Piauí, visando selecionar indivíduos com potencial para aproveitamento em programas de melhoramento. Na população do município de Ipiranga, existe variabilidade genética na população para os caracteres estudados, sendo os genótipos 28, 4 e 43 os mais divergentes. A acidez titulável apresenta importante contribuição na dispersão dos genótipos, destacando-se 4 e 10, 35 e 36 por apresentarem baixa e alta magnitude, respectivamente. A seleção de genótipos com caracteres desejáveis de fruto, pseudofruto, amêndoa e sólidos solúveis totais (ºBrix) pode ser eficiente, considerando a presença de variabilidade genética na população e o comportamento independente destes caracteres, com destaque para os indivíduos 17, 26, 28 e 37. Os genótipos 10 e 28 destacam-se quanto ao peso total e espessura do pseudofruto, enquanto 7 e 24 pela produção de castanha e amêndoa. Com dez repetições temos o número de medidas necessárias para estabilidade fenotípica dos caracteres agromorfológicos estudados. No estudo realizado nos municípios de Piracuruca, Barro Duro, Teresina e Ipiranga do Piauí, na predição dos valores genotípicos, utilizou-se a abordagem de modelos mistos. Verificou-se que existe variabilidade genética para os caracteres avaliados, nas populações dos quatro ambientes, o que é fundamental para a prática de seleção. A seleção de genótipos com teores satisfatórios da relação sólidos solúveis totais/acidez titulável e caracteres desejáveis do fruto, pseudofruto e amêndoa, é viável, podendo também ser realizada seleção indireta por meio de descritores de fácil mensuração para caracteres muito influenciados pelo ambiente. Os genótipos indicados para seleção com base nos caracteres agromorfológicos são 115, 110, 92, 108 e 103; para acidez titulável, o indivíduo 65; quanto aos sólidos solúveis totais, 35 e 124; e para relação sólidos solúveis totais/acidez titulável, o indivíduo 47.