O agropolo Açu-Mossoró, no estado Rio Grande do Norte, é considerado como uma das principais regiões produtoras de frutas tropicais do Brasil. Dentro desse contexto, destaca-se o município de Mossoró, como maior produtor de melão do País. O cultivo desta olerícola desenvolveu-se na região no final da década de 1980, a partir do investimento de grandes empresas agrícolas, cujas técnicas de cultivo eram pautadas pela revolução verde. Atualmente, o cultivo do melão é também desenvolvido em agroecossistemas cuja gestão é caracterizada pela participação familiar, inclusive em assentamentos rurais criados pelo Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária (INCRA), como é o caso do Projeto de Assentamento São Romão. O presente trabalho objetiva a identificação dos pontos críticos dos agroecossistemas cultivados com melão irrigado, no referido assentamento. O estudo foi realizado a partir da utilização da estrutura do Marco para Avaliação de Sistemas de Manejo de Recursos Naturais Incorporando Indicadores de Sustentabilidade (MESMIS). A pesquisa foi realizada em dez agroecossistemas do assentamento mediante uma proposta participativa. Os dados foram obtidos a partir da realização de entrevistas semi-estruturadas e observações de campo, de forma que as respostas, considerações e comentários realizados pelos assentados foram amplamente aproveitados para a delimitação dos pontos críticos acerca das atividades por eles desenvolvidas. Os agroecossitemas pesquisados foram caracterizados e de acordo com os resultados das discussões com as famílias assentadas, foram determinados sete pontos críticos que afetam a sustentabilidade, sendo recursos hídricos, solos, dependência de insumos externos, biodiversidade, qualidade de vida, rendimento familiar e organização comunitária.