INTRODUÇÃO: O objetivo deste estudo foi comparar o perfil de assistência em saúde mental realizado por unidade básica de saúde (UBS) com equipe de Programa de Saúde da Família (PSF) e sem equipe de PSF. MÉTODO: Estudo observacional, avaliando pacientes encaminhados por UBS da área de abrangência de um serviço especializado de saúde mental no período de abril de 2003 a março de 2006. RESULTADOS: A UBS com equipe de PSF apresentou melhor padrão global de registros de dados, maior responsabilidade exclusiva do médico em suas referências ao nível especializado (p = 0,000), menor capacidade de retenção dos usuários na UBS (p = 0,099), maiores taxas de abandono de tratamento em nível secundário (p = 0,060) e menor percentual de contrarreferência pela equipe especializada (p = 0,028). A taxa de concordância diagnóstica global foi semelhante entre os dois modelos de UBS, com razoável nível de concordância (índice kappa de 44,5 e 43,0%, respectivamente, para UBS com e sem equipe PSF). CONCLUSÃO: A UBS com equipe de PSF não apresentou resultados compatíveis com o que seria de se esperar, em função de sua hipotética melhor qualidade de estrutura.