O objetivo deste estudo foi comparar medidas cefalométricas e superposições obtidas por técnicas bidimensionais (2D) e volumétricas (3D). Para as medidas cefalométricas, 53 exames de tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC) foram selecionados. A partir de cada TCFC, foram geradas duas projeções cefalométricas laterais: perspectiva e ortogonal que foram traçadas e medidas. As medições lineares e angulares correspondentes foram realizadas nos modelos de superfície 3D obtidos dos mesmos TCFC. A amostra para comparação das superposições consistiu em 44 TCFC de 22 indivíduos em dois momentos diferentes. Traçados com projeções em perspectiva e ortogonal foram sobrepostos e os modelos de superfície 3D correspondentes também, usando sobreposição baseada em voxel. As medições foram feitas em superposições 2D e volumétricas (3D). As medidas foram realizadas nos softwares Dolphin Imaging e 3D Slicer. Para as medidas cefalométricas, a análise estatística (análise de variância com teste post hoc de Tukey) mostrou que a variável SN-GoGn foi a única que apresentou diferença estatisticamente significante entre as técnicas 2D e volumétrica, com diferença para a projeção em perspectiva (p <0,001 ) As medidas de todas as variáveis obtidas na cefalometria 2D (projeção ortogonal) mostraram semelhança estatística com pelo menos um dos componentes das medidas correspondentes (x, y, z, 3D) realizadas nas imagens volumétricas. A análise dos dados das superposições (usando Análise de variância de medidas repetidas com correção de Bonferroni) mostrou que a grande maioria dos resultados foi semelhante entre os dois tipos de projeção 2D (perspectiva e ortogonal) e técnicas volumétricas (3D). Apenas 2 variáveis apresentaram diferença estatisticamente significativa entre a técnica volumétrica e ambas as projeções 2D: Max ICS-V (mm), entre as variáveis sagitais (p = 0,007); Cond-AP (mm), entre as variáveis bilaterais (p <0,001). Conclui-se que medidas obtidas por análise cefalométrica 2D podem ser utilizadas como referência para estabelecer normas para medidas obtidas usando modelos de superfície 3D gerados de imagens volumétricas de TCFC. Diferenças obtidas entre superposições de dois tempos de tomografias por superposições 2D na base do crânio e por superposições regionais (maxila e mandíbula) são similares a diferenças obtidas em correspondentes superposições volumétricas (por semelhança de voxels).