Os objetivos deste trabalho foram identificar os padrões alimentares de adolescentes brasileiros, descrever suas distribuições nas capitais brasileiras e no Distrito Federal e analisar sua associação com o Índice de Desenvolvimento Humano Municipal (IDH-M). Foram estudados 60.954 alunos, de escolas públicas e privadas, que cursavam o último ano do Ensino Fundamental e participaram da Pesquisa Nacional de Saúde do Escolar (PeNSE) conduzida em 2009. Para caracterização do padrão alimentar foi utilizada análise de cluster. Foram identificados três padrões: saudável (27,7%), não saudável (34,6%) e misto (37,7%). Observou-se maior proporção do padrão saudável entre adolescentes nas capitais das regiões Sudeste, Sul e Centro-oeste. O IDH-M apresentou correlação positiva com o padrão saudável e negativa com o padrão misto. A identificação de padrões alimentares diferenciados intra e entre regiões e segundo IDH-M aponta a necessidade de se conhecer melhor cada contexto local, seja no tocante à magnitude dos eventos, seja no exame dos determinantes dessas diferentes realidades.