El objetivo de este estudio fue analizar la composición, la estructura y los patrones espaciales y temporales de diversidad y abundancia de la ictiofauna del embalse de Santa Cruz, en la región semiárida de Brasil. Los datos se recopilaron trimestralmente en ocho puntos de muestreo del embalse, entre febrero de 2010 y noviembre de 2011, utilizando redes de enmalle de 12 a 70 mm de malla, que se dejaron en el agua durante 12 h. Se evaluaron los descriptores de composición, estructura y ensamblaje (índice de diversidad de Shannon-Wiener y equitabilidad, respectivamente), así como la captura por unidad de esfuerzo (CPUEn) y la biomasa (CPUEb) de la ictiofauna. Los 6.047 individuos (399.211,6 g) capturados representaron tres órdenes, diez familias y 20 especies, de las cuales cuatro pertenecían a especies introducidas. La familia Characidae fue la más abundante, con un total de 2772 (45,8%) individuos capturados. La curva de abundancia de especies se ajusta al modelo log-normal. En el análisis espacial de la diversidad, se observaron diferencias significativas entre los sitios de muestreo en las regiones lacustre y fluvial, y los valores más altos se encontraron en la región lacustre. En el análisis temporal de la diversidad, también se observaron diferencias significativas entre la estación lluviosa y la seca, y los valores más altos se encontraron durante la estación seca. La equidad siguió el mismo patrón espaciotemporal que la diversidad. La correlación de Spearman fue significativamente negativa entre la diversidad y la precipitación. Un análisis de conglomerados separó espacialmente la ictiofauna en dos grupos: un grupo formado por los sitios de muestreo en la región fluvial y otro grupo formado por el resto de los puntos en la región lacustre. Los valores de CPUEn y CPUEb fueron mayores en el punto 8 (región fluvial) y durante la estación lluviosa. Un ANOVA de dos vías mostró que los valores de CPUEn y CPUEb fueron espacial y temporalmente significativos. Concluimos que las tendencias espaciales y temporales de la diversidad en el embalse de Santa Cruz difieren de las de otros embalses brasileños, pero que la composición de la comunidad íctica y los patrones espaciotemporales de abundancia fueron similares.