Este artigo aplicou o método análise estrutural MICMAC para hierarquizar os indicadores da sustentabilidade urbana, identificando os principais desafios a caminho da sustentabilidade na cidade de Palmas, Tocantins. A seleção das variáveis foi feita com base na metodologia Iniciativa Cidades Emergentes e Sustentáveis (ICES) criada pelo Banco Interamericano de Desenvolvimento (BID).  As 15 variáveis selecionadas foram classificadas de acordo o comportamento quanto à sua motricidade e à sua dependência no interior do sistema. E por meio de uma pesquisa de opinião pública foi possível hierarquizar os principais problemas, relacionado ao desenvolvimento urbano, que afetam o dia a dia dos Palmenses. Os resultados mostram que as variáveis motrizes no sistema são emprego, renda, educação, governança. Na concepção da população segurança, saúde, qualidade do ar, mobilidade urbana, mudanças climáticas e educação são os principais desafios a serem superados ruma à sustentabilidade urbana. De uma forma geral avaliar a sustentabilidade urbana pode amparar os decisores políticos a definir quais as ações que devem ser tomadas para transformar as cidades em ambientes mais sustentáveis. O ambiente urbano é na verdade a soma de escolhas ao longo do tempo, realizadas, ou não, com base em opções identificadas e implantadas, entender a dinâmica do sistema urbano sustentável pode levar a melhores escolhas que invariavelmente levará a ambiente mais sustentável no futuro.