Os espaços não formais situam, no processo ensino-aprendizagem, atividades e experiências potencialmente dinamizadas no contexto extraescolar. Esses locais, tais como: zoológicos, museus, manguezais, sítios arqueológicos, parques florestais e reservas biológicas quebram a formalidade do espaço escolar e podem configurar ambientes catalisadores de motivação e interesse, tanto para alunos quanto para professores. Na medida em que materializam artefatos cognitivos, físicos, sociais e culturais do arcabouço teórico-conceitual dos estudantes e professores que os visitam, corporificam-se como instâncias difusoras e produtoras de conhecimentos. As trilhas ecológicas, tomadas como espaço não formal, com características singulares que o ambiente natural aberto oferece, fundamentam teórica e metodologicamente seu uso para práticas didático-pedagógicas no ensino de Ciências. À luz de um ensino contextualizado com vistas à formação de valores socioambientais salutares, temos como objetivo principal desse estudo investigar as contribuições didático-pedagógicas das trilhas ecológicas no ensino de Ciências a partir das compreensões de professores de Ciências, Biologia, Física e Química da Educação Básica. Sendo assim, defendemos a tese de que as trilhas ecológicas, quando organizadas para o ensino de Ciências, apresentam potencialidades e especificidades didático-pedagógicas de caráter epistemológico e ontológico, respectivamente. Metodologicamente a partir de um olhar situado entorno às trilhas ecológicas no ensino de Ciências, fruto de um levantamento de teses e dissertações produzidas no Brasil no período de 2000 a 2015, esta pesquisa apresenta e discute os resultados de uma pesquisa-ação desenvolvida com uma amostra de vinte e dois professores de dezesseis municípios do estado do Espírito Santo. As compreensões desses professores, em diálogo com o pesquisador, evidenciaram que as trilhas constituem espaços não formais singulares para o processo ensino-aprendizagem em Ciências, uma vez que proporcionam a mediação do conhecimento in locus, ao ar livre, sem paredes, sujeito a intempéries, imprevistos e surpresas, o que impele sobre os educadores um olhar acurado em seu planejamento da prática de campo (vivência na trilha) e das atividades propostas antes e após a visita. A pesquisa permitiu concluir que as trilhas ecológicas no ensino de Ciências corroboram à autonomia docente (pressupõe a priori tomada de responsabilidade e superação de ordem epistemológica e prática), configuram uma possibilidade didático-pedagógica motivadora (uma proposta que difere espacialmente e metodologicamente da sala de aula tradicional) e contribui para a construção e/ou consolidação de valores socioambientais salutares (o contato com a natureza suscita reflexões axiológicas acerca das ações antrópicas no meio ambiente). Atento ao universo material e simbólico das trilhas ecológicas, por si só, espacialmente oportunizado e passível de modelagens, esperamos com este trabalho avançar em suas aplicações didático-pedagógicas no ensino de Ciências.