Extratos de tecidos vegetais têm se apresentado uma fonte rica em compostos considerados benéficos para a saúde do ser humano. A erva mate é um vegetal que possui em sua composição elevada concentração de polifenóis que atuam como antioxidantes. Atualmente, o interesse por produtos alimentícios que possuam elevada concentração de compostos fenólicos e atividade antioxidante tem crescido, resultando em pesquisas que busquem em melhorar as metodologias de extração destes componentes. Desta forma, o trabalho teve por finalidade avaliar a extração de compostos fenólicos presente na erva mate utilizando um delineamento composto central rotacional (DCCR). A erva mate obtida na cidade de Laranjeiras do Sul – PR foi higienizada com solução de hipoclorito na concentração de 1 %, seca em estufa a 30 ºC durante 4 dias, triturada em moinho de facas e separada em diferentes granulometrias. Os ensaios de extração foram conduzidos misturando-se em erlenmeyers as partículas de erva mate com o solvente, e agitando-se com temperatura controlada por 5 horas. A partir do planejamento experimental DCCR foram realizados 17 ensaios de extração, variando a concentração de etanol (0, 25, 50, 75 e 100 %), a granulometria da erva mate (75, 106, 150, 250 e 500 µm) e a temperatura de extração (20, 35, 50, 65 e 80 ºC). As curvas de superfície mostraram uma tendência de aumento da concentração de compostos fenólicos conforme aumento da temperatura de extração e em uma faixa de concentração do solvente entre 50 a 75%. A variação da granulometria das partículas de erva mate não apresentou grande influência na extração de compostos fenólicos. A avaliação dos efeitos das três variáveis na concentração de compostos fenólicos a partir do ajuste de um modelo matemático quadrático indicou que a temperatura de extração e a concentração de solvente foram estatisticamente significativas.