Objetivo: Identificar padrões alimentares de moradores de domicílios de baixo nível socioeconômico de Campinas-SP e sua relação com a segurança alimentar e condições demográficas e socioeconômicas. Métodos: Trata-se de estudo transversal realizado em 2011-2012, com 555 indivíduos adultos. Procederam-se análise fatorial exploratória (AFE) e regressão linear múltipla. Resultados: A AFE identificou quatro padrões alimentares. Tanto o padrão 1 composto por alimentos in natura/minimamente processados (IN/MP), quanto o padrão 2 composto por alimentos ultraprocessados/processados (UP/P), tiveram maior aderência por indivíduos com maior escolaridade e residentes de domicílios em segurança alimentar. O padrão 1 também foi mais aderido por mulheres, idosos, e pessoas com maior rendimento, e o padrão 2 por adultos mais jovens. Observou-se maior aderência ao terceiro padrão, caracterizado por alimentos ricos em gorduras, pelos homens, adultos jovens, e moradores de domicílios em insegurança alimentar. O padrão 4, composto por pão e margarina, foi mais adotado por adultos jovens, com maior escolaridade. Conclusão: Tanto o padrão mais saudável, com predominância de alimentos IN/MP, quanto o padrão menos saudável, composto por alimentos UP/P, estiveram relacionados à domicílios em segurança alimentar e pessoas com maior escolaridade, destacando o acesso à maior variedade de alimentos. O padrão rico em gorduras relacionou-se à insegurança alimentar no domicílio.