Os hormônios sexuais têm sido considerados contaminantes emergentes do ecossistema aquático e podem desencadear sérios problemas na base da cadeia alimentar. O objetivo deste estudo foi otimizar uma metodologia analítica, envolvendo extração em fase sólida (SPE) com C18 de Estriol, Estradiol e Testosterona em matrizes aquosas e sua determinação por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa (GC/MS). O estudo foi desenvolvido utilizando amostras aquosas fortificadas, sendo avaliados: volume de amostra, pH, volume de eluição com diclorometano no processo de SPE. Para avaliar a metodologia otimizada, foram analisadas amostras de esgoto sanitário fortificado e não fortificado. O método mostrou precisão (RSD 8,6 e 12,4%), recuperação (121,2 e 120,6%), LDs (0,022 e 0,015 µg L-1) e LQs (0,073 e 0,053 µg L-1), aceitos para as faixas de µg L-1 (para estradiol e testosterona), o estriol apresentou recuperações de 48,2% e RSD de 20,7%. A aplicação da metodologia em amostras reais permitiu detectar a presença de testosterona e estradiol nas amostras de efluentes de esgoto doméstico.