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Some water bodies in the Sinos River Basin (SRB) have been suffering the effects of pollution by residential, industrial and agroindustrial wastewater. The presence of cytotoxic and genotoxic compounds could compromise the water quality and the balance of these ecosystems. In this context, the research aimed to evaluate the genotoxicity and cytotoxicity of the water at four sites along the SRB (in the cities of Santo Antônio da Patrulha, Parobé, Campo Bom and Esteio), using bioassays in fish and cell culture. Samples of surface water were collected and evaluated in vitro using the Astyanax jacuhiensis fish species (micronucleus test and comet assay) and the Vero lineage of cells (comet assay and cytotoxicity tests, neutral red - NR and tetrazolium MTT). The micronucleus test in fish showed no significant differences between the sampling sites, and neither did the comet assay and the MTT and NR tests in Vero cells. The comet assay showed an increase in genetic damage in the fish exposed to water samples collected in the middle and lower sections of the basin (Parobé, Campo Bom and Esteio) when compared to the upper section of the basin (Santo Antônio da Patrulha). The results indicate contamination by genotoxic substances starting in the middle section of the SRB. Alguns corpos d’água da Bacia Hidrográfica do Rio dos Sinos (BHRS) vêm sofrendo os efeitos da poluição por efluentes domésticos, industriais e agroindustriais. A presença de compostos citotóxicos e genotóxicos pode comprometer a qualidade da água e o equilíbrio desses ecossistemas. Neste contexto, o objetivo do trabalho foi avaliar a genotoxicidade e a citotoxicidade da água em quatro pontos ao longo da BHRS (Santo Antônio da Patrulha, Parobé, Campo Bom e Esteio), utilizando bioensaios em peixes e em cultura celular. As amostras de água de superfície foram coletadas e avaliadas in vitro utilizando a espécie de peixe Astyanax jacuhiensis (teste de micronúcleo e ensaio cometa) e a linhagem celular tipo Vero (ensaio cometa e os testes de citotoxicidade vermelho neutro - VN e tetrazólio MTT). O teste de micronúcleos em peixes não apresentou diferenças significativas entre os pontos de coleta, assim como o ensaio cometa e os testes VN e MTT nas células Vero. O ensaio cometa demonstrou aumento nos danos genéticos em peixes expostos às amostras de água coletadas nos trechos médio e inferior da bacia (Parobé, Campo Bom e Esteio) em relação ao trecho superior da bacia (Santo Antônio da Patrulha). Os resultados indicam contaminação por substâncias genotóxicas a partir do trecho médio da BHRS.