O acesso da população a serviços públicos de saúde contribui para a diminuição da prevalência de doenças e o aumento da expectativa de vida. No Brasil, o Sistema Único de Saúde (SUS) tem por princípios e diretrizes a universalidade e a integralidade da atenção a todas as necessidades de saúde. Apesar dos avanços do SUS, ele enfrenta um desafio permanente no planejamento da cobertura e equidade dos serviços de saúde para redução das desigualdades raciais, espaciais e de renda no acesso à saúde. Diversos estudos exploram a dimensão espacial das desigualdades socioeconômicas no acesso a serviços de saúde no Brasil, porém poucos analisam desigualdades em recortes intra-urbanos e trazem evidências de desigualdades raciais. Este trabalho se propõe a contribuir para esse debate ao apresentar um primeiro estudo de larga escala analisando em alta resolução espacial as desigualdades sociais e raciais de acesso à serviços de saúde no Brasil. A análise abrange o acesso a serviços públicos de atenção básica e alta complexidade por transporte público, automóvel e a pé, considerando o ano de 2019 nas 20 maiores cidades do Brasil. Apresenta análises descritivas detalhadas sobre as desigualdades espaciais de acesso à saúde dentro das cidades e sobre as desigualdades sociais considerando a interseccionalidade entre níveis de renda e grupos de cor/raça. Os resultados mostram que os padrões de distribuição da população, dos estabelecimentos de saúde e das redes de transporte nas maiores cidades brasileiras contribuem para um acesso desigual aos serviços de saúde. Em geral, a população de baixa renda, independentemente da raça, tem maior acessibilidade aos serviços de atenção básica, devido à maior capilaridade desses serviços. Em contraste, a população de alta renda, majoritariamente branca, tem maior acessibilidade aos serviços de saúde de alta complexidade, em função da concentração espacial desses serviços e de tal parcela da população nas regiões centrais dos maiores centros urbanos. Os resultados do estudo contribuem para um melhor entendimento da dimensão geográfica das desigualdades de acesso à saúde nas maiores cidades brasileiras, evidenciando como a universalidade do acesso a este serviço essencial é condicionada por fatores sociais, econômicos e relativos ao transporte.