Antecedentes: El Cuarto Estudio Nacional de Salud Bucal (ENSAB IV) representa un hito en los estudios nacionales de salud en Colombia debido a que se plantea desde un enfoque teórico alternativo y crítico llamado Determinación Social del Proceso Salud Enfermedad (DSSE). Sin embargo, operacionalizar ese enfoque teórico implicó desafíos importantes y generó algunas tensiones que limitaron la perspectiva crítica y transformadora que orientaba este estudio. Objetivo: mostrar las principales tensiones y desafíos epistemológicos y prácticos en el proceso de diseño y ejecución de la ENSAB IV. Métodos: Se realizó un estudio de caso triangulando información de fuentes primarias y secundarias. Se realizaron entrevistas semiestructuradas a actores clave que participaron en las diferentes fases del estudio y se hizo un análisis de contenido del protocolo y el informe final del estudio. Resultados: Las principales tensiones y desafíos evidenciados fueron el cambio de instituciones y actores responsables de las fases de diseño y ejecución; la no apropiación del enfoque teórico – metodológico en los resultados y recomendaciones finales y la falta de visibilización y articulación del componente cualitativo dentro del estudio. Conclusión: La fragmentación del proceso de diseño y ejecución del estudio y el cambio de actores responsables de cada fase, generó dificultades en la operacionalización del enfoque teórico-metodológico propuesto en el diseño del ENSAB IV, tanto por la poca orientación metodológica del enfoque en sí mismo, como por la resistencia institucional a mostrar resultados sanitarios desde perspectivas críticas.