Introduction: In low-income populations, overweight often co-exists with micronutrient deficiencies as a consequence of dietetic inadequacies and intestinal infections. Infancy is a period of increased risk for micronutrient deficiencies due to the higher nutritional demand for the physical growth. In addition, overweight during infancy is an early marker for future obesity. Objective: to investigate micronutrient and overweight markers and the association to intestinal infection and acute diarrhea among low-income infants. Methods: This was a prospective cohort study enrolling healthy infants from Laranjeiras, Sergipe, Brazil. Children underwent anthropometry to obtain anthropometric indexes and blood assays for hemoglobin, ferritin, C-reactive protein, plasma selenium, plasma and erythrocyte zinc and copper concentrations every 6 months of follow up. Stool samples were collected monthly and every acute diarrhea episode to verify the presence of rotavirus, helminths and protozoans. Results: At enrolment the mean age was 6.6 ± 2 months, 2% of children were stunted, 2% wasted, 24% had risk of overweight and 7% were overweight or obese. 68% of children were anemic, 40% had iron deficiency, 57% and 51% had low plasma and erythrocyte zinc, 5% and 82% low plasma and erythrocyte copper, and 91% had low plasma selenium concentrations. The prevalence of anemia and iron deficiency decreased after iron supplementation, although the prevalence of trace element deficiencies remained elevated throughout the follow up. Stable overweight periods and rapid weight gain were predictors of preschool age overweight and adiposity. The number of acute diarrhea episodes was negatively associated to plasma ferritin and zinc concentrations, and the number of any intestinal infection was negatively associated to middle upper arm circumference for age. Conclusion: it was observed a dual nutritional problem in this population, characterized by the higher proportion of overweight related to underweight, and by elevated frequency of anemia and low concentrations of iron, zinc, copper and selenium biomarkers. Intestinal infection was associated to decreased body mass, and acute diarrhea was associated to plasma ferritin and zinc deficiency. / Introdução: Em populações pobres, o sobrepeso frequentemente co-existe com deficiência de micronutrientes, devido à má alimentação e às frequentes enteroinfecções a que essas populações estão expostas. Os lactentes são grupo de risco para o desenvolvimento de carências de micronutrientes devido à elevada demanda nutricional imposta pelo crescimento, e o sobrepeso nessa faixa etária pode representar risco de obesidade em idades futuras. Objetivo: investigar marcadores de micronutrientes e de sobrepeso, e associações com patógenos intestinais e diarreia aguda em lactentes que vivem em condições de vulnerabilidade. Métodos: Trata-se de estudo de coorte prospectivo, com seguimento de 18 meses, envolvendo lactentes saudáveis residentes no município de Laranjeiras, Sergipe, Brasil. Foi feita avaliação de índices antropométricos e dosagem de hemoglobina, ferritina plasmática, proteína C reativa, zinco plasmático e eritrocitário, cobre plasmático e eritrocitário e selênio plasmático, no início e a cada seis meses de seguimento. Foram colhidas amostras de fezes mensais e a cada episódio de diarreia aguda para verificar a presença de rotavirus, helmintos e protozoários. Resultados: no início do estudo as crianças tinham média de idade de 6,6 ± 2 meses e 2% apresentaram déficit de estatura, 2% déficit de peso, 24% risco de sobrepeso e 7% apresentaram sobrepeso ou obesidade. 68% das crianças tinham anemia, 40% deficiência de ferro, 57% e 51% baixa concentração de zinco plasmático e eritrocitário, 5% e 82% baixa concentração de cobre plasmático e eritrocitário, e 91% baixa concentração de selênio. As prevalências de anemia e de deficiência de ferro reduziram ao longo do estudo com a suplementação de ferro, mas as prevalências de deficiência dos elementos-traço se mantiveram elevadas em todo o seguimento. Episódios estáveis de sobrepeso e o rápido ganho de peso estiveram associados a maior risco de sobrepeso e adiposidade no início da idade pré-escolar. O número de episódios de diarreia aguda esteve associado de forma negativa à concentração de ferritina e de zinco plasmáticos, e o número de enteroinfecções esteve associado de forma negativa ao índice circunferência braquial/idade. Conclusão: foi evidenciado extremos nutricionais nessa população, caracterizados por maior proporção de sobrepeso do que de baixo peso, e alta prevalência de anemia e de deficiência de biomarcadores de ferro, zinco, cobre e selênio. Os enteropatógenos estiveram associados ao declínio da massa corporal, e a diarreia aguda exerceu efeito negativo sobre o estado de ferro e de zinco dos lactentes avaliados.