Objetivo: Investigar o estado nutricional de folato (fo) e vitamina B12 (B12) e a sua relação com o estado cognitivo entre idosos residentes no município de São Paulo. Métodos: Estudo transversal, com dados da linha de base do ensaio clínico em idosos de maio/2018 a junho/2019. Foram incluídos idosos sem demência ou demência questionável e sem depressão. Concentrações séricas de B12, fo total, sérico e eritrocitário foram determinadas. Calculou-se as medidas de tendência central e dispersão e empregou-se testes x2 ou exato de Fisher, teste t de Student ou Mann-Whitney com nível de significância de 5%. Os fatores associados à concentração sanguínea de fo sérico, eritrocitário, total e B12 foram identificados pelo modelo de regressão linear múltipla. Análise de regressão logística para avaliar fatores associados ao Comprometimento Cognitivo Leve (CCL). Resultados: Avaliou-se 169 idosos, 78% mulheres, idade média (DP) de 75,6 (7,3) anos e renda per capita mediana (P25, P75) de R$2750,00 (1500; 4300). Prevalências de deficiência de fo sérico, eritrocitário e B12 sérica foram, respectivamente, 13%, 27% e 5%. Mais da metade reportou consumo inadequado de fo e cerca de 20% de B12. Fatores associados ao fo eritrocitário foram: Índice de Massa Corporal (IMC), continuar trabalhando, uso de medicamento, deficiência de B12, consumo de colesterol, carboidrato, zinco, cálcio e magnésio (R2 ajustado=13,8%). Fatores associados ao fo total foram: IMC, continuar trabalhando, uso de medicamento, deficiência de B12, dieta rica em colesterol, carboidrato e zinco (R2 ajustado=9,8%). Com relação à B12 foram: uso de prótese, IMC, sedentarismo, fo eritrocitário, CCL e não receber aposentadoria, consumo de álcool, vitamina D e selênio (R2 ajustado=15,4%). Fatores associados positivamente ao CCL foram: idade e menor nível de escolaridade e, negativamente, ser mulher e maior consumo de tiamina. Conclusão: A deficiência de fo sérico, eritrocitário e B12 sérica foi baixa. Mais de 50% reportou consumo inadequado de fo e 20% de B12. Foi encontrada uma associação negativa entre B12 e CCL.