A adaptação marginal é um fator extremamente relevante na determinação da longevidade das restaurações dentárias. A vedação inadequada pode levar a inúmeras consequências. Sendo assim, o presente trabalho busca avaliar a integridade das margens de restaurações mésio-ocluso-distais em resina composta após envelhecimento por ciclagem térmica através da tomografia por coerência óptica (OCT). Foram confeccionadas cavidades mésio-ocluso-distais em 30 pré-molares humanos extraídos, distribuídos em 3 grupos para restauração em resina composta: Zirconfill (Technew), Luna (SDI) e Aura Bulk Fill (SDI). Após 24h de armazenamento em água destilada, foi realizado acabamento nas restaurações, polimento e seguiram mais 24h na água. A ciclagem foi realizada com 2.000 ciclos de imersão em água com temperatura de 5°C (± 3°C) e 55°C (± 3°C), por 15 segundos cada. Os espécimes foram analisados em OCT (OQ Labscope, Lumedica), com obtenção de imagens a cada 250 m, antes e após a ciclagem. Todos os grupos sofreram aumento e agravamento das falhas de interface dente/restauração após o estresse térmico; esses dados foram confirmados pelo teste de Kruskal-Wallis para os grupos Zirconfill e Aura Bulk Fill (p<0,0001), e pelo teste ANOVA para o grupo Luna (p<0,0001). Todavia, o grupo Aura Bulk Fill apresentou melhor desempenho quando comparada a frequência de defeitos nas margens restauradoras antes e após ciclagem. A ciclagem térmica foi determinante para o surgimento/agravamento de falhas nas margens restauradas. A Aura Bulk Fill apresentou melhor desempenho.