As ilhas de calor impactam a população urbana desigualmente, pois enquanto esses se encontram em risco ao fenômeno, apenas aqueles que não têm condições socioeconômicas de climatizarem os ambientes estão em vulnerabilidade socioambiental urbana (Mendonça, 2010), vivenciando o desconforto térmico. Nesse escopo, no presente trabalho, teve-se por objetivo identificar os setores urbanos em risco e vulnerabilidade socioambiental urbana à ilha de calor de superfície em Três Lagoas, cidade localizada a leste de Mato Grosso do Sul. Os procedimentos metodológicos se pautaram na sobreposição dos mapas de uso do solo urbano, de renda domiciliar e de temperatura superficial noturna, gerando um mapa de vulnerabilidade socioambiental urbana à ilha de calor superficial noturna. Os resultados do presente trabalho indicam que na cidade de Três Lagoas ocorrem situações de vulnerabilidade socioambiental urbana à ilha de calor superficial noturna, classificadas como Muito Forte e Forte em bairros com o uso do solo denso e pavimentado e com renda domiciliar abaixo de 4 salários mínimos.