O resíduo obtido a partir do processo de separação da polpa da uvaia (Eugenia pyriformis Cambess) é uma fonte potencial de compostos fenólicos, que possuem conhecida capacidade antioxidante. Á vista disso, a extração desses compostos biologicamente ativos a partir do resíduo, além de representar uma rota alternativa para o seu reaproveitamento, pode permitir o desenvolvimento de um extrato benéfico à saúde. Com isso, este trabalho teve como objetivo utilizar um delineamento central composto rotacional 2³ e a metodologia de superfície de resposta para avaliar o efeito das variáveis (tempo (X₁) (s), temperatura (X₂) (°C) e razão sólido/ solvente (X₃) (g/mL)) no teor de compostos fenólicos dos extratos (miligramas de equivalente de ácido gálico (mg GAE) 100 g⁻¹ de resíduo fresco (r.f.)) obtidos por extração assistida por ultrassom do resíduo de uvaia. O teor de compostos fenólicos totais dos extratos foi determinado por análise colorimétrica utilizando o reagente de Folin-Ciocalteu. Apenas a temperatura (linear e quadrática) apresentou efeito significativo no teor de compostos fenólicos extraído, enquanto o tempo e a razão sólido/solvente não foram significativos. A maior concentração foi alcançada quando a extração foi realizada a 80 ºC (203,98 ± 2,93 equiv. em ácido gálico (mg/100g) (base úmida). O planejamento fatorial realizado é importante para compreender a influência dessas variáveis e obter as condições ótimas que maximizem a recuperação dos compostos fenólicos.