RESUMO Introdução: Apesar das melhorias substanciais na saúde global nas últimas décadas, as doenças diarreicas continuam sendo um grave problema de saúde pública, por serem uma das principais causas de morbimortalidade na população infantil. Objetivo: analisar a cobertura vacinal por rotavírus em menores de cinco anos e as taxas de internação por diarreia em Santa Catarina no período de 20015-2019. Materiais e Métodos: Estudo observacional, de tipo ecológico, com análise de séries temporais, realizado no estado de Santa Catarina, com informações contidas nos bancos de dados do DATASUS. Resultados: A vacinação nas macrorregiões de Santa Catarina ultrapassou a meta de 90% de alcance da população alvo em quase toda a série temporal, com exceção dos anos de 2006, 2008 e 2019, o que contribuiu para uma redução considerável de internações no período analisado, com percentual de queda de 47,7%. No ano de 2014 ocorreu um surto da doença, com taxas muito elevadas nas macrorregiões Grande Oeste e Meio Oeste e Serra Catarinense. Por razões ainda a esclarecer, a eficácia das vacinas contra o rotavírus parece ser dependente da localização geográfica e correlacionada ao nível socioeconômico da população. Conclusão: A imunização contra o rotavírus contribuiu para reduzir a carga de doenças diarreicas, reduzindo as hospitalizações em crianças menores de 5 anos, indicando a importância da manutenção das metas de cobertura vacinal e de medidas de redução das desigualdades de acesso às políticas públicas.