A crise civilizatória contemporânea que envolve o modo de vida humana e o meio ambiente deve ser estudada e enfrentada nos diversos ambientes da sociedade, sendo a escola campo importante para esse enfrentamento. Considerando que a parte mais densa das atividades desenvolvidas no ambiente escolar advém das interações entre docentes e discentes, a formação dos professores torna-se objeto fundamental para investigação, uma vez que esta influencia diretamente nas atividades desenvolvidas ao longo do processo educacional. Diante deste cenário, o presente trabalho objetivou analisar a potencialidade da pesquisa-ação na Educação Ambiental para o empoderamento docente na busca de práticas educativas sustentáveis. Para tanto foi constituída uma comunidade investigativa, composta por um professor da educação básica e a pesquisadora, e realizada nos meses de maio a setembro de 2016 pesquisa-ação em Educação Ambiental em uma escola pública do Distrito Federal que envolveu a temática combate à dengue. As atividades desenvolvidas percorreram os momentos de planejamento, ação/observação e reflexão da espiral cíclica da pesquisa-ação à luz da Educação Ambiental, visando o empoderamento docente para a adoção de atitudes mais sustentáveis. Dentre os resultados obtidos, verificou-se um refinamento do olhar docente para questões socioambientais, conduta e visão mais acessíveis, dialógicas e investigativas além do empoderamento docente por meio da adoção teóricometodológica da pesquisa-ação educativa, o que viabilizou a adoção de sustentabilidade nas ações refletidas e planejadas.