A lisura superficial das resinas compostas, tornou-se primordial para a longevidade das restaurações. O objetivo desse estudo foi avaliar in vitro o efeito de métodos de polimento sobre a rugosidade de superficie das resinas compostas quando submetidas à termociclagem. 192 espécimes foram divididos em 24 grupos de acordo com os tipos de resinas (Filtek Z250, Point 4, Renamel Nano e Microfill, Filtek Supreme Plus, e Premise) e polimentos (Sof-Lex Pop on (3M ESPE), Super Snap (Shofu), Flexidisc (Cosmedent) e Flexidisc + Enamelize (Cosmedent)). Os espécimes foram termociclados à temperatura de 5 e 55 °C, 5000 ciclos, 30 segundos cada. Os dados foram submetidos ao teste de normalidade Kolmorov-Smirnov e comparados pelo ANOVA e teste PLSD Fisher (p = 0.05). A resina Filtek Supreme Plus apresentou menores valores de rugosidade (0,065 ± 0,017 µm) antes da termociclagem, sem diferença estatisticamente significante para as resinas Renamel Microfill (0,070 ± 0,019µm), Filtek Z250 (0,078 ± 0,040µm) e Premise (0,079 ± 0,024µm). Após a termociclagem, a resina Filtek Supreme Plus apresentou os menores valores (0,083 ± 0,016 µm), com diferença para as demais resinas (p < 0.05). Após a termociclagem, não houve diferença significante entre as técnicas de polimento (p = 0.0610). Concluiu-se que a termociclagem foi capaz de alterar a rugosidade das resinas estudadas; a resina Filtek Supreme Plus apresentou os menores valores de rugosidade antes e após a termociclagem; os diferentes métodos de polimento não causaram diferença nos valores de rugosidade de superfície após a termociclagem.