A gestão de Resíduos Sólidos Urbanos em Petrolina-PE e Juazeiro-BA, polos do Vale do São Francisco, constitui um desafio para o desenvolvimento regional e para a efetivação da Política Nacional de Resíduos Sólidos. Este estudo realizou uma análise comparativa dos sistemas de gestão de RSU e propôs alternativas de monitoramento geotécnico-ambiental e remediação. A metodologia baseou-se em pesquisa bibliográfica e análise documental, associadas à proposição de melhorias na investigação de campo e na instrumentalização geotécnica, incluindo análises laboratoriais de RSU e lixiviado, previsão de recalques e tecnologias de remediação, como cobertura final, drenagem de passivos, controle de emissões de metano e recirculação de lixiviado. Os resultados indicam que, embora ambos os municípios operem aterros sanitários em conformidade legal, apresentam desempenho distinto, onde Petrolina possui cobertura total da coleta domiciliar e Índice de Sustentabilidade da Limpeza Urbana de 0,364, enquanto Juazeiro apresenta cobertura de 81,21% e índice de 0,546. Concluiu-se que a região tem potencial de otimização nos seus sistemas vista a necessidade de controle geotécnico e ambiental rigoroso visando à segurança estrutural das áreas de descarte, à adequação ambiental dos sistemas e à proteção dos recursos hídricos do Rio São Francisco, em conformidade com a legislação vigente.