A leishmaniose visceral (LV) é uma doença de grande importância para saúde pública devido a sua alta incidência e letalidade. Este estudo objetivou avaliar a situação da LV humana no município de Petrolina no período de 2007-2013; realizar um inquérito sorológico em cães domiciliados de áreas urbanas e rurais; avaliar os possíveis fatores de riscos associados à soropositividade canina à L. infantum chagasi e por fim isolar o agente mediante punção aspirativa de linfonodos poplíteos de cães do Centro de Controle de Zoonoses de Petrolina (CCZ). Os dados de casos humanos foram obtidos das fichas de Notificação do Sistema Nacional de Agravos de Notificação. Amostras sanguíneas de 1.245 cães de áreas urbanas e rurais foram colhidas (IC 95%; erro de 2%), considerando o cálculo para população infinita, e uma prevalência estimada de 15% levando-se em consideração a população humana residente no município. As amostras sanguíneas foram processadas para obtenção de soro, e examinadas, pela Reação de Imunofluorescência Indireta (RIFI) e pelo Ensaio Imunoenzimático Indireto (ELISA). Foram consideradas reagentes à RIFI as amostras com títulos ≥ 40. Para os cálculos de prevalência foram considerados positivos apenas os cães sororreagentes nos dois testes. Os cães foram submetidos ao exame físico e classificados de acordo com as manifestações clínicas em assintomáticos e sintomáticos. Durante as visitas aplicou-se um questionário aos proprietários visando a detecção dos potenciais fatores de risco para a infecção por Leishmania spp, utilizando modelos de regressão logística considerando-se estatisticamente significantes valores de p < 0,05. Visitas ao CCZ foram realizadas para punção aspirativa de linfonodos poplíteos dos cães e posteriormente inoculadas em hemoculturas BAB/LIT. Foram notificados 69 casos humanos residentes no município. A doença afeta predominantemente crianças de 1-4 anos de idade (34,8%). A co-infecção com HIV ocorreu em 14,5% dos casos. O critério de confirmação mais utilizado foi o clínico-epidemiológico (59,4%), com cura clínica em 78,3% dos casos ocorrendo apenas um óbito. Dos 1.245 cães avaliados, 11,2% (140/1.245) foram sororreagentes nos dois testes (IC 95%: 9,5%-13,1%). Quanto à sintomatologia, 60,7% dos cães sororreagentes eram sintomáticos e 39,7% assintomáticos, sendo a linfoadenopatia, ulcerações e onicogrifose os sinais mais evidentes. A soroprevalência em áreas urbanas e rurais foi de 5,4% (IC 95%: 4%-7,1%) e 23,6% (IC 95%: 19,5% - 28,1%), respectivamente. Foram considerados possíveis fatores de risco para presença de anticorpos anti-L. infantum chagasi: presença de área verde próximo à residência (OR = 3,63; p = 0, 000), raça – sem raça definida (OR = 2,11; p = 0,025) e o sexo – macho (OR = 1, 51; p = 0,034). Três isolados de L. infantum chagasi foram obtidos. A LV é considerada endêmica em Petrolina com taxa de transmissão de moderada a alta e a soroprevalência de anticorpos anti-L. infantum chagasi na população canina está distribuída de forma heterogênea, com prevalência maior nas áreas rurais.