Neste artigo, discutimos a contribuição de uma sequência didática com a temática “agrotóxicos”, na articulação de conhecimentos químicos e questões socioambientais com alunos do ensino médio. A referida sequência, elaborada de acordo com os pressupostos da orientação CTS e dos três momentos pedagógicos, foi desenvolvida com vinte e dois alunos da 2ª série desse nível de ensino de uma escola pública estadual. Os estudantes participantes da pesquisa, além de responderem a um questionário diagnóstico sobre o tema, foram envolvidos durante a intervenção pedagógica em atividades em grupos, leitura e discussão de textos, resolução de problemas, pesquisas com agricultores do município, elaboração de seminários e produção textual. Todos os momentos da intervenção, que tiveram a participação verbal ou não dos alunos, foram registrados por um gravador de voz e anotações em diário de campo. Os resultados obtidos revelaram que o desenvolvimento da sequência didática ampliou a visão dos alunos a respeito das implicações sociais e ambientais provocadas pelo uso inadequado dos agrotóxicos, além de reflexões e maior compreensão sobre o tema, evidenciando a importância de introduzir questões socioambientais no Ensino de Química em uma perspectiva CTS.