O presente trabalhou realizou o estudo geoquímico de três bacias hidrográficas localizadas no alto curso do rio Paracatu (uma das mais importantes sub-bacias do alto-médio São Francisco). Teve como objetivo criar um modelo geoquímico que auxilie na identificação das fontes e distribuição dos componentes físico-químicos e metais dissolvidos na água, avaliando como a geologia local e as atividades antrópicas influenciam na qualidade dos sistemas aquáticos. A geologia predominante da região abrange o Grupo Vazante formado basicamente por uma seqüência argilosa e argilo-dolomítica onde ocorrem mineralizações de zinco e chumbo; e o Grupo Canastra (Formação Paracatu) composto por uma seqüência de filitos e filitos carbonosos com intercalações de quartzitos onde são hospedadas as mineralização de ouro em sulfetos de ferro e arsênio. A análise das amostras utilizou técnicas de ICP/OES; AAS, espectrofotometria UV/Visível e métodos volumétricos. A elaboração do modelo utilizou análises estatísticas multivariadas como a análise de principais componentes, regressão múltipla e agrupamento hierárquico. Através do modelo proposto pode-se determinar que Fe, Mn, SO4 e cor têm principal origem na oxidação dos sulfetos; HCO3, Ca, Mg, Zn, Ba na dissolução dos calcários dolomiticos e que NH3; NO3; PO4 e turbidez na entrada de esgotos dolomíticos. Índices foram calculados para cada grupo de parâmetros permitindo definir a intensidade destes processos classificando os pontos de acordo com sua composição química predominante (água de baixa mineralização, elevada mineralização carbonática ou sulfatada e poluída por esgotos domésticos). O modelo proposto pode ser utilizado no monitoramento da qualidade de água da região, além de ser utilizado como base para demais localidades.