Esse trabalho consiste na apresentação de uma atividade pedagógica desenvolvida a partir da utilização de Estudo de Caso no processo de ensino e aprendizagem dos conteúdos sobre Equilíbrio Químico. O desenvolvimento deste estudo foi considerado relevante visto que, conforme apresentado por pesquisadores da área de educação, a realização de atividades pedagógicas mediadas por Estudo de Caso viabilizam uma melhor compreensão e interpretação da realidade estudada em sala de aula possibilitando maior interação e cooperação entre os estudantes na construção no conhecimento em sala de aula. Esse estudo teve como principal objetivo apresentar a importância da realização de atividades pedagógicas em sala de aula visando elevar a qualidade do processo de ensino e aprendizagem dos conteúdos químicos, bem como elevar o desenvolver crítico e reflexivo de estudantes por intermédio do Estudo de Caso. Foi realizado com a colaboração de 60 estudantes do 2º ano do Ensino Médio de duas Escolas Públicas Estaduais na cidade de Petrolina-PE. A temática discutida com os estudantes foram “Poluição” e “Equilíbrio Químico”. Os resultados obtidos no desenvolvimento deste trabalho com os participantes revelam ser significativos o processo de ensino e aprendizagem dos conteúdos sobre Equilíbrio Químico e Poluição por intermédio de Estudo de Caso. Em todas as etapas realizadas neste estudo percebemos comprometimento e envolvimento dos alunos nas discussões e reflexões realizadas mediante o Estudo de Caso.