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Antecedentes Até o momento não existem estudos com estimativa de múltiplos tipos de dupla carga de desnutrição individual (DBIM) e avaliação dos determinantes associados. Objetivo Estimar a prevalência e os determinantes sociais associados à dupla carga da desnutrição individual em crianças de 1 a 4 anos. Métodos Foi realizado um estudo transversal usando dados da pesquisa de saúde nutricional colombiana ENSIN 2015. O DBIM global foi analisado com base no excesso de peso e na presença de uma ou mais deficiências de micronutrientes (vitamina A, D, zinco ou ferro) e/ ou nanismo. Pares específicos de DBIM também foram analisados. A regressão logística foi utilizada para avaliar variáveis ​​associadas ao DBIM. Resultados A amostra foi composta por 6.807 crianças. A prevalência geral do DBIM foi de 4%. A prevalência de DBIM em crianças com sobrepeso ou obesidade foi de 75%. O sexo masculino foi associado ao DBIM global (OR 2,19 (1,52–3,16) p = 0,000), as crianças indígenas apresentaram 6 vezes o DBIM devido à baixa estatura (OR 6,17 (1,67–22,7) p = 0,007). Crianças das regiões do Atlântico (OR 3,95 (1,23–12,61) p = 0,021), central (OR 8,80 (2,38–32,49) p = 0,001) e Pacífico (OR 4,19 (1,21–14,49) p = 0,024) tiveram maior chance de DBIM devido à deficiência de ferro. Crianças da região leste (OR 3,03 (1,12–8,16) p = 0,029) e da cidade de Bogotá (OR 4,15 (1,65–12,32) p = 0,004) foram associadas ao DBIM devido à deficiência de vitamina D. Conclusões Crianças com sobrepeso ou obesidade apresentaram alta probabilidade de apresentar deficiências de micronutrientes ou baixa estatura. Etnia, sexo masculino e região do país de residência foram variáveis ​​associadas ao DBIM geral ou ao DBIM específico.