Introdução: Recém-nascidos prematuros (RNPT) apresentam diversas alterações, dentre elas as que afetam o sistema nervoso autônomo (SNA), o qual é ainda imaturo nesses indivíduos. Esse sistema pode ser avaliado pela variabilidade da frequência cardíaca (VFC) e sua avaliação em RNPT é relevante. Contudo, a literatura é incipiente quanto à análise de características em RNPT que possam influenciar o SNA. Nesse contexto, o objetivo do presente estudo foi investigar se o peso corporal ao nascimento influencia a modulação autonômica cardíaca, utilizando índices geométricos de VFC, em RNPT. Métodos: 34 RNPT com Apgar do quinto minuto ≥ 7, idade gestacional entre 23 e 36 semanas e independente do sexo, foram divididos em dois grupos considerando a mediana do peso corporal ao nascimento (Abaixo da mediana - n=17; 1628,82±328,57 g; Acima - n=17; 2241,17±255,45 g). Para análise da VFC a frequência cardíaca foi captada batimento a batimento por um cardiofrequêncímetro com os RNPT em decúbito dorsal por 10 min e da série de intervalos RR obtida foram selecionados 1000 intervalos consecutivos, os quais foram utilizados após filtragem para cálculo dos índice triangular (RRtri), interpolação triangular dos intervalos RR (TINN) e os índices SD1, SD2 e relação SD2/SD1 obtidos pelo plot de Poincaré. Para análise dos dados inicialmente foi verificada a sua normalidade (teste de Shapiro-Wilk) e a comparação entre os grupos foi feita pelo teste t de Student independente ou Teste de Mann-Whitney, dependendo da normalidade dos dados, com nível de significância de 5%. Resultados: Em RNPT de menor peso, foram observadas reduções significativas dos índices RRtri (5,00±1,40 vs. 6,77±1,92; p=0,0044), TINN (80,41±25,54 vs. 112,2±26,21; p=0,002), SD1 (3,27±1,09 vs. 5,1±1,54; p=0,0004) e SD2 (25,07±7,86 vs. 39,03±12,59; p=0,0011). A relação SD2/SD1 não apresentou diferenças significantes entre os grupos (8,12±3,11 vs. 8,27±4,00; p= 0,9451). Conclusões: Os resultados sugerem que RNPT de menor peso apresentam maiores alterações no SNA, caracterizadas por diminuição da variabilidade global e modulação parassimpática e que essas alterações podem ser identificadas por índices geométricos de VFC.