O presente trabalho tem por objetivo compreender e discutir as contribuições de uma sequência didática para a investigação cientifica e o desenvolvimento do pensamento crítico e autônomo. Ademais, é preciso problematizar quais as contribuições e as potencialidade de uma sequência didática para a investigação científica e para o desenvolvimento do pensamento crítico e autônomo dos alunos? Diante disso, realizou-se uma investigação cientifica em uma escola da rede municipal de ensino da cidade das Vertentes-PE, no primeiro semestre de 2022. A pesquisa buscou captar as compreensões e conhecimentos mobilizados a partir do desenvolvimento e aplicação de uma sequência didática durantes as aulas de ciências e estimular a criticidade e a autonomia dos educandos. Para tanto, é necessário compreender que a investigação cientifica precisa ser discutida e trabalhada no contexto escolar como estratégia metodológica de ensino devido a sua potencialidade de estimular o pensamento crítico e autônomo pela mobilização de saberes próprios da vida cotidiana. Portanto, a investigação cientifica desenvolveu as potencialidades de compreensão, pensamento crítico e reflexões sobre situações do seu contexto social ao mobilizar o protagonismo estudantil mediante a aplicação da sequência didática. Além disso, foi possível estimular a capacidade criativa e argumentativa dos estudantes ao vivenciarem a sequência didática. Logo, a investigação científica no ensino por investigação permite a concretização do estabelecimento do pensamento crítico e autônomo.