O Estado do Piauí possui reconhecimento mundial por seu legado arqueológico e paleontológico. Este trabalho tem como área de estudo o Sítio arqueológico Lagoa Grande das Queimadas, município de Várzea Branca, no sudeste do Piauí, onde se realizam pesquisas geoarqueológicas, arqueométricas e microarqueobotânicas. O uso de biomineralizações de sílica (sobretudo fitólitos) como proxy para reconstrução paleoambiental visa corroborar esta pesquisa interdisciplinar. As assembleias de fitólitos são predominantemente compostas por morfotipos de Poaceae, principalmente BLOCKY, BULIFORM FLABELLATE, ACUTE BULBOSUS e ELONGATE, com presença reduzida de dicotiledôneas lenhosas (SPHEROID ORNATE). Fitólitos de Arecaceae (SPHEROID ECHINATE) também são observados em todo o perfil, aumentando da amostra mais antiga para a mais recente, além de fragmentos de megascleras de esponja e microcarvões. Os resultados revelaram que a região desse estudo passou por variações climáticas durante o Holoceno Tardio, conforme evidenciado pelos registros de fitólitos e bioindicadores aquáticos (espículas de esponjas e frústula de diatomáceas). Estas análises indicam uma transição de um clima mais úmido que o atual para condições mais secas a partir de 4419-4234 cal A.P. Os resultados qualitativos e quantitativos dos fitólitos, associados a outros proxies estudados neste local, contribuiram para a construção de informações sobre o sítio arqueológico e sua inserção na paisagem, bem como para a compreensão dos modelos de mobilidade e subsistência de grupos humanos do passado durante o Holoceno Tardio, em áreas interiores do Nordeste do Brasil.