A Bacia Hidrográfica do Arroio Castelhano abrange 66,0% da área do Município de Venâncio Aires, RS, apresentando uma superfície de 675,3 km² e extensão superior a 100 km. Nesta bacia, o arroio Castelhano é o principal responsável pelo abastecimento de água local, tendo suas nascentes no próprio município. Em sua maior parte é cercado por pequenas e médias propriedades rurais, bem como por áreas de remanescentes florestais. Por outro lado, ao cruzar a zona urbana, cerca-se por uma pequena parte da população e indústrias, além de receber cargas provenientes de seis afluentes centrais. Neste contexto, o presente trabalho objetivou avaliar a qualidade da água do arroio Castelhano, Venâncio Aires, RS, em termos de poluição orgânica e eutrofização, aplicando o Índice Biológico de Qualidade da Água (IBQA), proposto por Lobo e colaboradores em 2004, utilizando comunidades de diatomáceas epilíticas como bioindicadoras. As amostras biológicas foram coletadas em três pontos de amostragem ao longo do arroio, nos meses de setembro, novembro e dezembro de 2012. Com relação à biocenose de diatomáceas epilíticas foram identificadas 81 espécies, distribuídas em 30 gêneros. Os resultados obtidos a partir do IBQA indicaram que os níveis de poluição da água variaram entre "forte" (66,7%) e "muito forte" (33,3%), sendo que os pontos de amostragem P1 e P3, correspondentes à nascente e foz do arroio, respectivamente, apresentaram um nível "forte" de poluição para 100% das amostras coletadas. Já o ponto P2, no trecho intermediário do arroio, caracterizou-se por apresentar os maiores índices de contaminação, uma vez que 100% das amostras coletadas apresentaram um nível de poluição "muito forte". Estes altos níveis de poluição constatados se devem à presença em altos percentuais de espécies tolerantes à poluição orgânica e eutrofização, tais como Achnanthidium minutissimum sensu lato, Achnanthidium exiguum var. constrictum (Grunow) Anderson, Stoermer e Kreis, Cocconeis placentula var. Lineata (Ehrenberg) Van Heurck, Diadesmis contenta (Grunow ex V. Heurck) Mann, Eolimna minima (Grunow) Lange-Bertalot, Fallacia monoculata (Hustedt) Mann, Geissleria aikenensis (Patrick) Torgan & Oliveira, Gomphonema gracile Ehrenberg, Gomphonema parvulum (Kützing) Kützing, Luticola goeppertiana (Bleisch) Mann, Mayamaea atomus (Kützing) Lange-Bertalot, Navicula cryptotenella Lange-Bertalot, Navicula rostellata Kützing, Navicula symmetrica Patrick, Nitzschia palea (Kützing) Smith, Planothidium lanceolatum (Brébisson ex Kützing) Lange-Bertalot, Sellaphora pupula sensu lato e Surirella angusta Kützing.Os altos índices de contaminação detectados ao longo da bacia estão relacionados ao aporte de nutrientes e carga orgânica oriundos de esgotos domésticos e industriais, bem como do excesso de fertilizantes e insumos agrícolas utilizados em lavouras. Os resultados demonstram a necessidade da implementação de medidas mitigatórias para conter os processos de poluição orgânica e eutrofização detectados na bacia hidrográfica do arroio Castelhano, visto os perigos oferecidos à saúde pública e ao meio ambiente.