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Resumo O desenvolvimento científico e tecnológico brasileiro tem apresentado importantes avanços nas últimas décadas. No entanto, diversos entraves ainda limitam o impacto das pesquisas brasileiras no cenário internacional. Assim, o objetivo deste estudo é identificar os principais desafios da pesquisa científica e tecnológica no Brasil, analisando fatores latentes, segundo a percepção de pesquisadores atuantes em universidades públicas brasileiras. Para tanto, foi realizado um estudo exploratório-descritivo, combinando técnicas qualitativa (análise de conteúdo) e quantitativa (análise fatorial), sendo os dados coletados por meio de 16 entrevistas e 722 questionários preenchidos por pesquisadores atuantes em programas de pós-graduação (mestrado e doutorado) de universidades públicas brasileiras. Os resultados indicaram a presença de onze desafios, os quais podem ser agrupados em três fatores latentes: (i) ambiente de pesquisa, representado pelas condições de trabalho no que se refere ao acesso a recursos, infraestrutura deficitária, alta burocracia e sobrecarga de trabalho; (ii) práticas de pesquisa, representado pela baixa interação dos pesquisadores entre si e com as demandas da sociedade, baixa divulgação/apropriação do conhecimento produzido e valorização excessiva de artigos científicos e (iii) formação e qualificação de recursos humanos, representado pela falta de comprometimento e capacitação dos pesquisadores, além da baixa relevância das pesquisas desenvolvidas. Tais resultados mostram-se importantes para a identificação dos principais entraves da pesquisa no Brasil, permitindo novas reflexões para o avanço do Sistema Nacional de Ciência, Tecnologia e Inovação (SNCTI).