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Investigamos se os espaços verdes do bairro estavam associados à atividade física na idade adulta ao longo de 3 visitas de coorte após considerar a segurança percebida e os fatores contextuais do bairro. Também avaliamos se a associação com os espaços verdes variou de acordo com o status socioeconômico do bairro. Participantes (N = 4.800) do Estudo Longitudinal de Saúde do Adulto (ELSA-Brasil) residentes em duas capitais brasileiras foram avaliados nas Visitas 1 (2008–2010), 2 (2012–2014) e 3 (2017–2019). Os espaços verdes foram categorizados por quintis de pontuações positivas do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI). A frequência da atividade física foi dada pelo número de visitas nas quais os participantes relataram atividade física moderada/vigorosa (nenhuma, 1 ou 2 e 3 visitas). Usamos regressão logística multinomial. Após ajuste para idade, sexo, educação, centro de pesquisa, residência em favelas, indivíduos no 4º e 5º quintis do NDVI apresentaram probabilidades 73% maiores de atividade física em 3 visitas do que aqueles no 1º quintil (4º quintil: IC 95% = 1,24–2,43; 5º quintil: IC 95% = 1,24–2,41). A força da associação foi atenuada após ajuste para segurança percebida. Após ajuste para fatores contextuais quantidade de calçadas e postes de luz, o OR para o 4º e 5º quintis do NDVI diminuiu para 1,66 (IC 95% = 1,18–2,33) e 1,62 (IC 95% = 1,16–2,28), respectivamente. Finalmente, após incluir a renda familiar média per capita, o OR para atividade física em 3 visitas para o 4º e 5º quintis do NDVI diminuiu para 1,48 (IC 95% = 1,04–2,12) e 1,43 (IC 95% = 1,00–2,04; p = 0,053), respectivamente. Maiores espaços verdes contribuíram para a atividade física sustentada durante os oito anos de acompanhamento, indicando a contribuição potencial dos espaços verdes públicos para reduzir as desigualdades relacionadas à saúde.