Introdução: Mulheres com Síndrome dos Ovários Policísticos (PCOS) apresentam desajustes endócrino-metabólicos e prejuízos na modulação autonômica cardiovascular. Os motivos dos prejuízos autonômicos ainda são incertos porque muitas dessas mulheres apresentam excesso de gordura corporal. O treinamento físico aeróbio (APT) é recomendado por seus efeitos positivos sobre a modulação autonômica cardiovascular. No entanto, assim como as causas dos desajustes autonômicos na PCOS, os mecanismos envolvidos também são incertos. Objetivo: Investigar se os prejuízos autonômicos cardiovasculares, observados em mulheres com PCOS, ocorrem de forma independente do excesso de gordura corporal, bem como investigar se os efeitos benéficos do APT sobre a modulação autonômica envolvem ajustes endócrino-metabólicos e/ou a redução da gordura corporal. Métodos: Noventa mulheres foram distribuídas em três grupos distintos (N=30): grupo CONTROLE sem a síndrome e percentual de gordura corporal entre 22% e 29%; grupo PCOS e gordura corporal entre 22% e 29%; e grupo PCOS e gordura corporal entre 30% e 37%. Antes e após o APT, todas as mulheres foram avaliadas para a obtenção dos seguintes parâmetros: composição corporal, índices hormonais e metabólicos, aptidão cardiorrespiratória e análise da variabilidade da frequência cardíaca pelo método da análise espectral. Resultados: Ambos os grupos PCOS apresentaram desajustes hormonais e metabólicos característicos da síndrome. Também apresentaram menor modulação autonômica vagal em relação ao grupo CONTROLE, entretanto somente o grupo PCOS (30% - 37%) apresentou modulação simpática reduzida. Após o APT, o grupo PCOS (22% - 29%) apresentou aumento na modulação vagal, enquanto o PCOS (30% - 37%) apresentou aumento na modulação simpática. Conclusão: A disfunção autonômica cardiovascular observada em mulheres com PCOS ocorre de forma independente da gordura corporal. Entretanto, a associação do excesso de gordura nessas mulheres reduz significativamente a modulação simpática, possivelmente pela hiperatividade simpática. O APT parece atenuar a hiperatividade resultando no aumento da modulação simpática cardíaca no grupo PCOS (30% - 37%). Os efeitos do APT sobre a modulação autonômica cardíaca envolveram tanto ajustes endócrino-metabólicos quanto a redução da gordura corporal.