As paisagens cársticas são detentoras de beleza singular e importantes recursos naturais. As diversas formas de ocupação desse ambiente de alta fragilidade ambiental exigem planejamento integrado devido aos impactos negativos. Para compreender a estrutura e a dinâmica dessas paisagens, a Geoecologia da Paisagem apresenta-se como um modelo teórico e metodológico, visto que analisa a interação entre a dinâmica natural e a social. Este artigo objetivou elaborar o diagnóstico geoecológico para a paisagem cárstica da bacia hidrográfica do rio Sobrado, sudeste do Tocantins. A elaboração do diagnóstico consistiu em três etapas: 1) organização dos temas e das características físico-naturais; 2) análise dos fatores geoecológicos e da compartimentação das unidades; 3) diagnóstico de acordo com os níveis de ocupação da terra. Foram identificadas 37 unidades geoecológicas. A partir da sobreposição do mapa de unidades com o mapa exploratório de fenômenos cársticos, verificou-se que 12 unidades apresentam feições cársticas em sua abrangência, com características que retratam a presença de rochas do Grupo Bambuí, solos mais suscetíveis à ocorrência de processos erosivos e avanço das pastagens sobre a vegetação nativa. Por outro lado, ainda predominam remanescentes das formações savânicas e formações florestais vinculadas à existência de maciços de afloramento de rochas carbonáticas, matas ciliares e áreas com relevo movimentado. Assim, as informações obtidas servirão de subsídio para a implantação de planejamento e gestão ambiental sustentável em face do atual cenário identificado.