O controle e vigilância da qualidade da água são essenciais para prevenir doenças de veiculação hídrica, como as diarreias agudas, causadas pelo consumo de água não tratada. Os parâmetros Escherichia coli e Cloro residual livre (CRL) são indicadores primários da qualidade da água, relacionados à contaminação fecal e à eficácia do tratamento, respectivamente. Neste sentido, este estudo investiga a relação entre a incidência de doenças diarreicas agudas e esses indicadores, buscando identificar variações regionais e temporais nos dados do Sistema de Informação de Vigilância da Qualidade da Água para Consumo Humano (Sisagua) de 2014 a 2023. Para isso, foram utilizadas análises estatísticas para verificar a influência das características dos sistemas (SAA) e soluções alternativas coletivas (SAC) de abastecimento de água na porcentagem de inconformidade nas amostras de E. coli e CRL. Com o intuito de avaliar os dados espacial e temporalmente, aplicou-se o índice de Moran e o teste de Mann-Kendall. Os resultados obtidos revelaram a existência de desigualdade entre os dados de qualidade da água em sistemas localizados nas zonas urbana e rural, com a zona rural e as SAC tendo maior incidência de amostras inconformes. Os estados do Pará, Maranhão e Piauí destacam-se por problemas quando ao atendimento aos planos de amostragem, inconformidade das amostras e ocorrência de doenças diarreicas agudas, necessitando de políticas públicas específicas para mitigação dos efeitos. As regiões Sul e Sudeste do Brasil demonstraram melhor desempenho geral no atendimento à portaria de potabilidade, enquanto o Ceará se destacou pelo cumprimento do plano de amostragem. O trabalho auxilia na elaboração de estratégias voltadas para aprimorar a qualidade da água e fortalecer o cumprimento aos planos de amostragem, através da identificação das áreas com maiores deficiências, permitindo a priorização de ações de vigilância da qualidade da água pelo poder público ou da implantação de novas tecnologias, como os sistemas inteligentes de monitoramento da qualidade da água.