FUNDAMENTO: O envelhecimento fisiológico leva a uma disfunção autonômica cardíaca que está associada ao surgimento e ao agravamento de doenças cardiovasculares e a um maior risco de morte. Atualmente, o exercício físico é apontado como uma estratégia cardioprotetora, sendo necessários mais estudos do seu benefício na função autonômica cardíaca. OBJETIVO: Avaliar o controle autonômico da frequência cardíaca em voluntários jovens e de meia-idade com diferentes níveis de aptidão aeróbica. MÉTODOS: Participaram do estudo 68 voluntários, estratificados quanto à idade e ao nível de aptidão aeróbica. Com base na aptidão aeróbica avaliada pelo teste de esforço submáximo, os sujeitos foram separados em dois grupos, aptidão boa e aptidão deficiente. A avaliação do controle autonômico cardíaco se deu a partir de medidas da variabilidade da frequência cardíaca em repouso e a recuperação da frequência cardíaca pós-esforço. Para comparação das variáveis investigadas, utilizou-se a análise de variância bifatorial. RESULTADOS: A variabilidade da frequência cardíaca é significativamente menor nos voluntários de meia-idade do que nos jovens, independentemente do nível de aptidão aeróbica (p < 0,01). Melhores níveis de aptidão aeróbica nos voluntários de meia-idade estão associados à reentrada vagal pós-esforço mais precoce – taxa de declínio da FC após 1min30s: 39,6% aptidão aeróbica boa vs. 28,4% deficiente (p < 0,01). CONCLUSÃO: Melhores níveis de aptidão aeróbica atuam beneficamente no controle autonômico da frequência cardíaca pós-esforço, preservando a velocidade de reentrada vagal em voluntários de meia-idade. No entanto, não atenua a redução da variabilidade da frequência cardíaca decorrente do processo natural de envelhecimento.