As mudanças no uso e cobertura da terra em áreas de expansão agropecuária e energética podem intensificar processos erosivos, aumentar a produção de sedimentos e comprometer a qualidade da água e a biodiversidade aquática. Nesse contexto, este estudo avaliou os impactos dessas transformações sobre a dinâmica hidrossedimentológica, a qualidade das águas superficiais e a ictiofauna da Sub-bacia Hidrográfica do Alto Gurguéia, localizada no Núcleo de Desertificação de Gilbués, no sul do Piauí. Para isso, foram integradas análises de sensoriamento remoto e geoprocessamento para mapear as mudanças no uso da terra entre 1985 e 2024, campanhas de campo para medições hidrossedimentológicas e de qualidade da água, levantamento rápido da ictiofauna, e avaliação de indicadores socioeconômicos dos principais municípios da bacia, com aplicação de análises estatísticas univariadas e multivariadas. Os resultados evidenciaram redução de aproximadamente 17% da cobertura vegetal nativa, acompanhada da expressiva expansão de áreas de pastagem e agricultura, além de um gradiente longitudinal de intensificação dos processos hidrossedimentológicos, caracterizado pelo aumento progressivo das cargas de sedimentos suspensos e de leito em direção ao exutório e pela piora da qualidade físico-química da água. O trecho localizado a montante da usina solar apresentou melhores condições ambientais, enquanto os setores a jusante concentraram maiores cargas sedimentares e indícios de assoreamento. A ictiofauna apresentou forte reorganização composicional entre trechos, expressa por riqueza desigual, elevado número de espécies exclusivas e baixa similaridade pareada, mas que esse gradiente ainda não se traduz em separação estatística robusta entre setores quando testado com amostragem tão restrita. Conclui-se que a degradação ambiental da bacia resulta da interação entre fatores naturais e antrópicos, especialmente da suscetibilidade intrínseca dos solos da região bem como pela expansão agropecuária e das mudanças no uso da terra, reforçando a necessidade de estratégias integradas de gestão que promovam a conservação do solo, a proteção dos recursos hídricos e o planejamento sustentável em regiões de fronteira agrícola.