Introdução: O transtorno fonológico (TF) é o fracasso no uso de sons da fala esperados para as etapas do desenvolvimento. Dentre os fatores relacionados com o desenvolvimento da linguagem oral, há o processamento fonológico (PF), formado pelas habilidades de acesso ao léxico, memória fonológica e consciência fonológica. Objetivos: Comparar o desempenho do PF entre crianças com e sem TF, bem como correlacionar as habilidades do PF entre si e com o processamento fonológico total (PFT). Método: Estudo observacional transversal. Participaram 20 crianças entre 5 anos e 8 anos, meninos e meninas, separados em Grupo Pesquisa (GP) e Grupo Controle (GC), respectivamente à presença ou ausência de TF. Foi realizada avaliação das habilidades do PF com Prova de Nomeação Rápida, Teste Infantil Brasileiro de Repetição de Pseudopalavras e Prova de Consciência Fonológica. Os dados receberam análise estatística. Resultados: Foi observada maior prevalência do TF no sexo masculino. Os grupos se mostraram estatisticamente diferentes nas habilidades de acesso ao léxico, memória fonológica e no PFT, com melhor desempenho para o GC. No GP, foram observadas correlações entre as habilidades do PF, com exceção da memória fonológica, que não apresentou correlação com idade e consciência fonológica. No GC, também foram observadas correlações entre as habilidades, com exceção do acesso ao léxico, que apresentou correlação apenas com PFT. Conclusão: As crianças do GP apresentaram pior desempenho nas provas do PF, exceto em consciência fonológica, onde os grupos apresentaram desempenhos semelhantes. As habilidades do PF mostraram correlações entre si, com algumas exceções.