Avanços tecnológicos e científicos permitiram que em menos de um ano de pandemia mais de sete vacinas estivessem autorizadas e disponíveis para uso, e a vacina se tornou o recurso mais potente para o combate à pandemia. Entretanto, entre a existência da vacina e a efetividade do processo de vacinação, existe um enorme caminho a ser percorrido. O objetivo desta pesquisa é compreender o papel da rede de atenção primária no processo de vacinação contra COVID-19 no município do Rio de Janeiro. Estudo descritivo de abordagem qualitativa, com característica de estudo de caso. A coleta de dados envolveu entrevistas semiestruturadas e análise documental. Os sujeitos da pesquisa foram nove gestores envolvidos com a implementação, definição e operacionalização das estratégias do processo de vacinação da COVID-19. A análise dos dados foi realizada através da sistematização dos documentos elencados e os aspectos qualitativos foram discutidos a partir de uma análise temática. Os resultados permitiram caracterizar estratégias e pontos fortes, obstáculos e desafios do processo. Os principais obstáculos foram: ausência de coordenação do Governo Federal que atuou inclusive confrontando a validade da vacina; difusão de Fake News contribuindo para a hesitação vacinal entre a população; irregularidade no suprimento das vacinas; e a herança de fragilização da APS. Como desafios: operacionalizar com agilidade um processo de vacinação complexa, que envolveu diferentes vacinas e cuja incorporação da população se deu por parcelas, a partir da priorização de grupos mais vulneráveis. Entre os pontos fortes destacam-se: gestão da secretaria municipal de saúde experiente com decisões pautadas em evidências cientificas; característica da APS carioca como capilaridade no território, fundamental para ampliar o acesso; vínculo, compromisso e mobilização dos profissionais, estratégias fortes de comunicação pública. Entre as lições apreendidas destacam-se a importância de valorizar o SUS, a vacina e a ciência; a necessidade de efetivar o trabalho em equipe e de estabelecer parcerias externas, o planejamento ágil e comunicação efetiva com a população. O estudo visa contribuir para o fortalecimento do SUS, com foco na importância da imunização, compreendida como atividade fundamental da rede de APS. Ao sistematizar aspectos relevantes do processo de vacinação pretende-se oferecer conhecimentos úteis para o planejamento de futuras ações a serem implementadas ainda no contexto da COVID-19 ou em outras circunstâncias. Palavras-chave: atenção primária à saúde; COVID-19; vacina; vacinação; pandemia.