Introdução: Dentre os tipos de violência que atingem os adolescentes, o abuso sexual é frequente e prejudicial à saúde de estudantes. Objetivo: Analisar a prevalência de violência sexual na escola e fatores associados em adolescentes do ensino médio. Metodologia: Estudo transversal realizado com 674 adolescentes de escolas de ensino médio em Teresina-PI, selecionados por amostragem probabilística estratificada proporcional. Realizaram-se análises univariada, por meio de estatística descritiva; bivariada, utilizando-se o teste Qui-quadrado de Pearson (X2) ou teste exato de Fisher; e multivariada, por meio de regressão logística múltipla, utilizando a razão de chances ajustadas (OR) e respectivos intervalos de confiança de 95% (IC95%) com nível de significância de 5%. Resultado: Os estudantes apresentaram idade média de 16,4 anos (± 1,2 ano) com predomínio do sexo feminino (56,7%), autodeclarados pardos/pretos (77,4%), solteiros (96,1%), morando com os pais (85%) e de religião católica (59,9%). A prevalência de violência sexual na escola foi de 6,4%, com frequência maior no sexo feminino (7,9%), na faixa etária de 17 - 19 anos (6,7%), pardos/pretos (6,7%), com companheiros (11,5%), não católicos (8,5%). Houve associação significativa (p<0,05) entre sofrer violência sexual na escola e sexo feminino (OR=2,41; IC95%: 1,20-4,79), religião não católico (OR=2,11; IC95%: 1,12-3,98) e renda familiar acima de um salário mínimo (OR=2,35; IC95%: 1,11-4,98). Conclusão: Verificou-se uma alta prevalência de violência sexual no ambiente escolar contra adolescentes do ensino médio nas escolas públicas e privadas de Teresina e sua associação com fatores como sexo, religião e renda familiar.