Este trabalho apresenta uma abordagem integrada de métodos geoelétricos para a caracterização geotécnica de barragens de rejeito de minério de ferro no Quadrilátero Ferrífero, visando auxiliar os processos de descaracterização. Foram aplicados os métodos de eletrorresistividade e potencial espontâneo, integrados a dados de piezometria e monitoramento do nível d'água, com o objetivo de identificar a linha freática e compreender o regime de fluxo de água. O estudo de caso envolveu uma barragem alteada a montante, submetida à Resolução nº 13 da ANM, na qual foram executadas oito linhas de eletrorresistividade, com comparação entre os arranjos Schlumberger e dipolo-dipolo. O arranjo Schlumberger apresentou melhor eficiência e resolução. A Tomografia Elétrica 2D permitiu mapear anomalias de baixa resistividade, indicativas de zonas saturadas, enquanto o método do Potencial Espontâneo identificou caminhos preferenciais de percolação de água. Os resultados demonstraram boa correlação entre as anomalias geofísicas e as leituras dos instrumentos convencionais, como piezômetros de Casagrande e indicadores de nível d'água, validando a metodologia empregada. A análise integrada possibilitou compreender o comportamento hidrogeológico da estrutura, identificando áreas de recarga e fluxos subterrâneos, além de permitir a definição de estratégias mais seguras para o rebaixamento da linha freática durante o processo de descaracterização. Conclui-se que essa abordagem multidisciplinar reduz incertezas, melhora a relação custo-benefício dos projetos geotécnicos e contribui para a solução de desafios técnicos contemporâneos da mineração.