RESUMO Casearia grandiflora (Salicaceae) é uma espécie típica do cerrado piauiense, o conhecimento da diversidade genética dessa espécie é de grande importância para estabelecimento de práticas e estratégias de conservação biológica. O presente estudo teve como objetivo caracterizar a diversidade de C. grandiflora em duas áreas de cerrado do Piauí. Foram analisados 15 descritores de natureza quantitativa, através da medição do caule, folha, fruto e semente, seguida de posterior análise multivariada (componentes principais e agrupamento). Tanto a análise de componentes principais quanto os métodos de agrupamento apresentaram semelhanças na associação das plantas, o que contribuiu para o conhecimento dos padrões de variação fenotípica e divergência da espécie, sendo que a maior variação da diversidade genética foi encontrada dentro das populações. Os resultados fornecem informações importantes, visto que na literatura descrições sobre caracterização morfológica e diversidade genética dessa espécie ainda são limitadas.