Resumo. O Arroio Dilúvio faz parte de uma importante bacia do município de Porto Alegre, RS, possuindo 17.605 m de extensão, sendo a nascente no município de Viamão e deságue no Lago Guaíba. Recebe vários tipos de dejetos oriundos de esgoto pluvial, doméstico e hospitalar. Dessa forma, o Arroio recebe, junto com os despejos, uma população microbiana bastante diversificada. O objetivo do presente estudo foi avaliar a diversidade da população bacteriana Gram-negativa presente no Arroio e avaliar a qualidade das suas águas, buscando identificar e caracterizar esta população microbiana. As coletas ocorreram em cinco pontos distintos do Arroio nas diferentes estações do ano. As amostras coletadas passaram por isolamento da população bacteriana por meio da semeadura em placas contendo diferentes meios de cultura seletivos. A qualidade da água foi avaliada utilizando-se o teste colimétrico pela técnica de tubos múltiplos, contagem de bactérias heterotróficas e análise físico-química da água. A identificação foi realizada seguindo provas bioquímicas específicas para os grupos de bactérias Gram-negativas. Os resultados mostraram que quanto mais próximo da foz do Arroio, maiores foram os valores de coliformes totais.  Quanto aos dados referentes aos índices de coliformes termotolerantes, os valores variaram no decorrer dos pontos de coleta e do período das coletas. Na contagem das bactérias heterotróficas foi observada uma pequena variação no número de Unidades Formadoras de Colônias (UFCs) principalmente em relação à nascente para os demais pontos de coleta. Após a identificação bacteriana, foi observada a prevalência de bactérias da família Enterobacteriaceae e dentro desta o gênero Escherichia foi o mais encontrado. Palavras-chave: Qualidade da água. Arroio Dilúvio. Bactérias Gram-negativas.