O feijão-fava é uma cultura importante no contexto socioeconômico nordestino, sendo fonte de alimentação e renda para os agricultores familiares da região. Estudos genéticos com a espécie são escassos, o que limita o conhecimento disponível para ser usado em programas de melhoramento. O objetivo do trabalho foi estimar parâmetros genéticos em gerações segregantes F3 e F4 de feijão-fava pertencentes ao Programa de Melhoramento de feijão-fava da Universidade Federal do Piauí. Os experimentos foram instalados no Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal do Piauí, no qual foram avaliados treze caracteres agronômicos de seis progênies híbridas de feijão-fava oriundas de cruzamentos biparentais, sendo o experimento da geração F3 instalado em delineamento de blocos casualizados com cinco repetições no ano de 2019, e o experimento da geração F4 em delineamento de blocos casualizados com três repetições no ano de 2020. Os componentes de variância e parâmetros genéticos foram calculados via metodologia de modelos mistos REML/BLUP com o auxílio do software SELEGEN. Os resultados de F3 mostram que todas as herdabilidades encontradas foram de baixa magnitude exceto para a espessura da vagem, os valores do índice b foram superiores a 1 em todos os caracteres exceto altura da planta, espessura da vagem e peso de 100 sementes. Os resultados de F4 mostram que as herdabilidades encontradas foram de alta magnitude para número de dias para maturação, número de vagens por planta, espessura de vagem, comprimento da semente, largura da semente e espessura da semente, o índice b foi superior a 1 nos caracteres número de dias para o início floração, altura da planta, largura da vagem, e número de sementes por vagem. Considerando os resultados foi evidenciado a existência de variabilidade genética entre e dentro das populações para todos os caracteres em F3 e para a maioria dos caracteres em avaliados em F4, sendo que essa variabilidade pode ser explorada no melhoramento da espécie.