A complexa dinâmica envolvida na poluição atmosférica promove a necessidade de metodologias de análise que representem, com maior fidelidade, suas características físicas. Nas últimas décadas, diversas pesquisas demonstraram os efeitos nocivos dos contaminantes atmosféricos à saúde humana, fauna e flora, desta forma explicitando a urgência do conhecimento das causas, padrões e mecanismos deste fenômeno. Os métodos clássicos empregados para este fim, frequentemente, negligenciam as interações não lineares presentes na evolução temporal dos poluentes. Nesta vanguarda, o presente trabalho aplica a teoria caótica determinista no estudo de séries temporais de concentração de material particulado inalável (PM 10 ) e monóxido de carbono fornecidas pela estação de monitoramento do Parque do Ibirapuera (São Paulo) pertencente à Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB). Foram obtidos os atratores no espaço de fases e, a partir de sua topografia, determinou-se os valores dos invariantes dimensão de correlação (D 2 ) e entropia de Kolmogorov (K). Com base nessas grandezas, observou-se a natureza não linear, aperiódica e determinística dos dados avaliados, demonstrando que a teoria do caos é uma alternativa viável no estudo de poluição atmosférica.