OBJETIVO Analisar a associação entre a síndrome da fragilidade e desempenho cognitivo em idosos e respectivo efeito da escolaridade e da idade. MÉTODOS Foram analisados dados seccionais da fragilidade de idosos brasileiros da Fase 1 do Estudo FIBRA-RJ, relativos a 737 indivíduos residentes na cidade do Rio de Janeiro, RJ, com 65 anos ou mais, clientes de uma operadora de saúde, avaliados entre janeiro de 2009 e janeiro de 2010. Foram coletadas informações sobre características socioeconômicas e demográficas, condições médicas e capacidade funcional. O desempenho cognitivo foi avaliado através do Mini Exame do Estado Mental. Foram considerados frágeis os indivíduos que apresentaram três ou mais das seguintes características: perda de peso não intencional (≥ 4,5 kg no último ano); sensação de exaustão autorrelatada; baixo nível de força de preensão palmar; baixo nível de atividade física e lentificação da marcha. A associação entre fragilidade e desempenho cognitivo foi avaliada por regressão logística multivariada, com ajuste por condições médicas, atividades da vida diária e variáveis socioeconômicas. Idade e escolaridade foram avaliadas como possíveis modificadoras de efeito dessa associação. RESULTADOS Os idosos frágeis apresentaram maior prevalência de baixo desempenho cognitivo comparados aos idosos não frágeis ou pré-frágeis nas três faixas etárias estudadas (65 a 74; 75 a 84; ≥ 85 anos), p < 0,001. Após ajuste, a associação entre fragilidade e desempenho cognitivo foi encontrada em idosos com 75 anos ou mais, com OR aj = 2,78 (IC95% 1,23;6,27) para 75 a 84 anos e OR aj = 15,62 (IC95% 2,20;110,99) para 85 anos ou mais. A idade se comportou como modificadora de efeito na associação entre fragilidade e desempenho cognitivo, χ 2 (5) = 806,97, p < 0,0001; o mesmo não ocorreu com a escolaridade. CONCLUSÕES A síndrome da fragilidade associou-se ao desempenho cognitivo em idosos. A idade mostrou-se como modificadora de efeito nessa associação. Os idosos com idade mais avançada apresentaram associação mais expressiva entre os dois fenômenos.