Objetivo: Comparar a radiografia interproximal (convencional e digital) e a tomografia computadorizada de feixe cônico quanto ao diagnóstico de lesões oclusais de cárie.Material e método: Os exames de imagem foram realizados em 145 terceiros molares e avaliados por dois especialistas em radiologia que classificaram as imagens quanto à presença de lesões de cárie oclusais. Foram aplicados os testes de Kappa, de McNemar e análise ROC associada aos testes de Mann-Whitney e Qui-quadrado.Resultados Com o teste Kappa evidenciaram-se graus excelente e moderado de concordância para as avaliações intra e interexaminadores, respectivamente. A partir da aplicação do teste de McNemar identificou-se diferença estatisticamente significativa (p=0.0026) entre a proporção de dentes diagnosticados com lesão de cárie na radiografia convencional e na tomografia computadorizada de feixe cônico. Para a radiografia digital a diferença encontrada não foi significativa (p=0.2858). Todos os exames mostraram sensibilidade menor que a especificidade e, utilizando como parâmetro a tomografia, a radiografia digital apresentou resultados discretamente superiores para avaliação das lesões oclusais. Conclusão As três modalidades diagnósticas estudadas são válidas para abordagem de lesões oclusais de cárie. A radiografia digital e a tomografia computadorizada de feixe cônico mostraram-se superiores para o diagnóstico dessa patologia.