O objetivo do presente estudo foi avaliar, in vitro, os efeitos da irradiação com cobalto-60 (Co 60), nas propriedades do esmalte e da dentina de dentes decíduos por meio da: 1 - microdureza longitudinal; 2 - morfologia em microscopia eletrônica de varredura (MEV); e 3 - composição química em espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDX). No primeiro experimento foi avaliada a microdureza do esmalte e da dentina (n=12 hemissecções vestibulares) em 3 profundidade (superficial, média e profunda), antes e a cada 10 Gy de irradiação, até uma dose cumulativa total de 60 Gy. No segundo experimento foi avaliada a morfologia do esmalte e da dentina por meio de MEV (n=8 hemissecções), sendo 2 hemissecções vestibulares irradiadas com a dose cumulativa de 30 Gy, 2 hemissecções vestibulares irradiadas com a dose cumulativa de 60 Gy e 4 hemissecções palatinas não irradiadas. No terceiro experimento, identificou-se os elementos químicos do esmalte e da dentina por meio de EDX (n=4 hemissecções), utilizando-se as mesmas hemissecções previamente submetidas à MEV (com a dose cumulativa de 60 Gy de irradiação e nas hemissecções não irradiadas). No primeiro experimento a microdureza, antes e após, a irradiação, foi avaliada na mesma hemissecção dental (face vestibular). Já no segundo e terceiro experimentos, as hemissecções vestibulares foram submetidas à irradiação e as hemissecções palatinas do mesmo dente funcionaram como controle. Os dados foram analisados quanto à sua distribuição e submetidos à Análise de Variância a dois critérios. Para a diferenciação das médias, empregou-se o teste de Fisher. O nível de significância adotado foi de 5%. A microdureza longitudinal no esmalte, como um todo, variou após as diferentes doses de irradiação, aumentando significantemente após a dose de 60 Gy (p0,05). Observou-se que na dentina média foi encontrado o maior valor médio de microdureza (29,9 KH), o qual foi estatisticamente diferente (p0.05). The highest mean value of microhardness was obtained in the middle dentin (29.9 KH), which was significantly different (p<0.05) from the other analyzed regions. The morphological analysis of enamel and dentin revealed that the groups irradiated with doses of 30 Gy and 60 Gy presented greater surface alterations compared with non-irradiated specimens at all analyzed regions. The chemical analysis of irradiated enamel and dentin compared with non-irradiated specimens revealed a decrease of oxygen and an increase of calcium. In conclusion, irradiation of primary teeth with Co-60 influenced the longitudinal microhardness of enamel and dentin, according to the dose and irradiated region. In enamel as a whole, microhardness increased with the cumulative dose of 60 Gy, regardless of the analyzed region. In dentin, there was no change in the microhardness mean values after irradiation, regardless of the analyzed region. The analysis of morphology revealed that, the increase of the irradiation dose resulted in enamel and dentin disorganization, which presented an amorphous surface with difficulty in identifying enamel prisms and dentin tubules, respectively. The chemical analysis revealed a decrease in the percentage of oxygen and an increase in the percentage of calcium in irradiated enamel and dentin