Este estudio evaluó la genotoxicidad y la calidad química del río dos Sinos, en el sur de Brasil. Durante dos años, bimensualmente, se expusieron esquejes de Tradescantia pallida var. purpurea con yemas florales a muestras de agua de río de Caraá, Santo Antônio da Patrulha, Taquara y Campo Bom, municipios ubicados en las zonas alta, media y baja de la cuenca del río dos Sinos. Simultáneamente, se analizaron los parámetros químicos, se registraron los datos de pluviosidad y se realizaron controles negativos (agua destilada) y positivos (formaldehído al 0,1%). Se determinaron las frecuencias de micronúcleos (MCN) en tétradas de células madre de granos de polen. Desde la zona alta hacia la baja, se observó un aumento en la frecuencia de MCN y en las concentraciones de parámetros químicos. Se encontraron cadmio, plomo, cobre, cromo total y zinc en los cuatro sitios, y no se observó un gradiente de concentración a lo largo del río. El análisis multivariante reveló la existencia de dos componentes principales, que explicaron el 62,3 % de las varianzas observadas. Si bien se observó genotoxicidad en Santo Antônio da Patrulha, el agua presentó valores promedio más altos para la mayoría de los parámetros evaluados en el tramo inferior, donde la urbanización y la industrialización son mayores. El patrón espacial y temporal de la calidad del agua observado refuerza la importancia de considerar los factores ambientales y sus efectos sobre los organismos de forma integrada en los programas de monitoreo de cursos de agua.