À medida que os conjuntos de dados relacionados aos recursos hídricos crescem em tamanho e complexidade, a necessidade de respostas rápidas e personalizadas também aumenta. Em um contexto atual, pautado pelos desafios da Agenda 2030 e do Objetivo de Desenvolvimento Sustentável 6 – Água Potável e Saneamento, a gestão da água exige abordagens holísticas para lidar com questões cada vez mais diversas. Este estudo tem como objetivo principal propor uma metodologia para análise integrada da qualidade da água aplicando ferramentas da Ciência de Dados, tendo como estudo de caso a bacia hidrográfica do rio Ipojuca, em Pernambuco. A proposta metodológica inicia com a avaliação espaço-temporal da qualidade da água, seguida pela análise da sua relação com o uso do solo, o desenvolvimento de um modelo conceitual e a elaboração de um painel de visualização dos dados. Como resultado, observou-se que os parâmetros com maior número de violações à legislação foram oxigênio dissolvido, DBO, fósforo total e coliformes termotolerantes, indicando forte influência da poluição. As estações de amostragem localizadas em Caruaru, Gravatá e Ipojuca apresentaram as piores condições de qualidade da água, e as variáveis associadas à poluição antrópica e mineral exerceram maior influência. Foram identificadas mudanças significativas nas séries temporais e tendências de piora em parâmetros como DBO, oxigênio dissolvido e coliformes termotolerantes, refletindo possíveis impactos do crescimento da área urbanizada e de fatores ambientais. A análise do uso e ocupação do solo ao redor das estações de amostragem revelou transformações importantes, com destaque para a expansão de áreas urbanas e formação savânica. Verificou-se que maiores áreas com cobertura florestal estão associadas a melhor qualidade da água, enquanto áreas agropecuárias correlacionaram-se positivamente com o fósforo total, indicador de poluição. A análise de redundância evidenciou maior influência do uso do solo no período seco, explicando 65,4% da variância total da qualidade da água. O modelo conceitual proposto é formado por tabelas relacionais que estruturam informações de diversas fontes, facilitando e simplificando o desenvolvimento do painel interativo. Este foi elaborado com visualizações dinâmicas e georreferenciadas, permitindo a exploração detalhada dos dados de monitoramento, infraestrutura e outorgas na bacia. A abordagem integrada proposta demonstrou-se eficaz e replicável, servindo como referência para o aprimoramento da gestão da qualidade da água em bacias hidrográficas.