A presença de elementos potencialmente tóxicos (EPTs) em ambientes aquáticos merece atenção, principalmente devido aos efeitos adversos que podem acarretar na qualidade das águas e, à saúde ecológica e humana. Neste contexto, este estudo teve como objetivo a análise e avaliação de EPTs em águas e sedimentos do rio Sorocaba em diferentes pontos amostrais distribuídos pela sua extensão urbana. As quantificações dos elementos foram realizadas por espectrometria de emissão atômica por plasma de microondas (MP-AES), após digestão ácida das amostras. Os EPTs Al, Fe e Mn estavam acima dos valores máximos permitidos (VMPs) por legislações brasileiras para águas e, As, Cu e Cr acima dos VMPs para sedimentos. Com base nos referidos resultados bem como na avaliação do uso do solo no entorno dos locais amostrados, é possível evidenciar que as elevadas concentrações de EPTs são, provavelmente, oriundas e/ou intensificadas por atividades antrópicas. Adicionalmente, o índice Fator de Enriquecimento (FE) aplicado, indicou enriquecimento antrópico moderado para As, Cr, Cu e Zn em três pontos da área de estudo, e muito elevado para Zn em um local. A presente investigação alerta quanto a parâmetros de atenção que devem ser investigados no ecossistema, uma vez que o rio Sorocaba já foi submetido a um programa de despoluição de suas águas.