O crescimento agrícola pode afetar o nível de bem-estar de uma população mediante a possibilidade de elevação da oferta de alimentos, com reflexo em menores preços e na qualidade da dieta das pessoas. Assim, buscou-se, neste trabalho, verificar a relação entre a produtividade agrícola brasileira dos principais itens constituintes da dieta da população e a segurança alimentar dos domicílios das regiões metropolitanas brasileiras. Utilizou-se um modelo de escolha qualitativa, o probit, e dados das Pesquisas de Orçamentos Familiares (POF) de 1995-1996, 2002-2003 e 2008-2009 e da pesquisa de Produção Agrícola Municipal (PAM). Foram verificadas importantes relações entre a escolaridade do chefe do domicílio, a presença de pessoas menores de 18 anos na família e o fato de o domicílio obter renda per capita inferior a um salário mínimo e a segurança alimentar. Além disso, o crescimento da produtividade dos grãos, das verduras e legumes e das frutas associou-se à maior probabilidade de segurança alimentar em pelo menos um dos períodos analisados. Conclui-se que os ganhos de produtividade associam-se à maior segurança alimentar domiciliar, porém, em baixas proporções, devido à alta influência de fatores particulares aos domicílios, como escolaridade e renda.