Os objetivos no presente estudo foram: (1) caracterizar o conteúdo inorgânico; (2) investigar a passagem de luz (PL) através de incrementos com diferentes espessuras; (3) avaliar a resistência à flexão biaxial (RFB) e módulo de elasticidade (MO) em função da profundidade de polimerização; (4) verificar o grau de conversão (GC) e microdureza (MD) e (5) correlacionar a tensão de polimerização (TP) com a formação de fenda marginal (FM) em cavidades classe I com materiais restauradores bulk-fill, comparando com um compósito resinoso tradicional. Quatro resinas bulk-fill foram avaliadas: Surefill SDR flow (SDR), Filtek Bulk Fill (FBF), Tetric EvoCeram Bulk Fill (TEC) e EverX Posterior (EXP). Herculite Classic (HER) foi utilizada como controle. Para a caracterização da morfologia e composição do conteúdo inorgânico, uma porção de cada material foi imersa em solventes para remoção da matriz resinosa e posteriormente analisada por EDX e MEV. A PL foi mensurada através de diferentes espessuras dos materiais (1, 2, 3 e 4 mm) utilizando radiômetro acoplado a esfera integrada (n=5). Para o teste de RFB e MF, discos de resina composta (0,5 mm de espessura) foram confeccionados em um conjunto de matrizes sobrepostas (n=8), simulando profundidade de polimerização de 4 mm. O GC obtido por espectroscopia Confocal Raman e MD Knoop foram determinados em cavidades classe I com 4 mm de profundidade, as quais foram restauradas com as resinas e respectivos adesivos (n=5). A partir dessas restaurações foram confeccionadas réplicas em resina epóxi para análise de formação de FM em MEV. A TP de cada material foi determinada por um extensômetro associado a uma máquina de ensaio universal (n=5). As partículas de carga das resinas bulk-fill apresentaram formato irregular, esferoidal ou cilíndrico de tamanhos variados, de 0,1 μm a 1 mm. Quanto a composição os principais elementos químicos identificados foram alumínio, bário e silício. Todos os materiais demonstraram menor passagem de luz com o aumento da espessura. Não houve diferença entre a PL para as resinas bulk-fill, porém apenas a SDR permitiu maior PL que HER. A atenuação da luz, entretanto, não teve influencia na RFB das resinas bulk-fill, enquanto para HER na maior profundidade houve redução da RFB. Embora, o MO ainda foi maior para HER. O GC foi uniforme em termos de profundidade para os materiais SDR, FBF e HER aplicado em incrementos. De modo contrário, os materiais TEC, EXP e HER em incremento único tiveram diminuição do GC com o aumento da profundidade. Para o teste de MD, resultados inferiores com o aumento da profundidade foram encontrados apenas para TEC, assim não houve correlação entre as análises de MD e GC. Com relação a TP, EXP apresentou os valores mais altos, enquanto TEC os menores. Correlação positiva foi detectada entre TP e formação de FM, as quais variaram entre os materiais. A técnica incremental demonstrou reduzir a FM para HER, SDR e TEC tiveram comportamento comparável a essa técnica convencional. As resinas bulk-fill apresentaram variações nos resultados, algumas demonstraram resultados semelhantes ou superiores à resina controle, podendo ser uma opção para os tradicionais procedimentos restauradores diretos.