Neste trabalho foi desenvolvido um método analítico simples e rápido para determinar o teor total de chumbo (Pb) e cádmio (Cd) em amostras de peixe por espectrometria de absorção atômica em forno de grafite (GFAAS), após solubilização da amostra com hidróxido de tetrametilamônio (TMAH). As condições ótimas para a determinação de Pb foram estabelecidas utilizando planejamento fatorial fracionário (FFD) 2_IV((6-2)), sendo estudadas as variáveis tempo de solubilização (tS), temperatura do banho-maria (TB), massa da amostra (MA), temperatura de pirólise (TP), tempo de pirólise (tP) e temperatura de atomização (TA); sendo posteriormente otimizadas por meio do planejamento composto central (CCD) as variáveis TB e TP, que se mostraram significativas no FFD. Para a determinação de Cd, o CCD foi aplicado para otimizar as variáveis TP e TA, usando as condições de preparo da amostra que foram otimizadas para Pb. No método otimizado, pesou-se com precisão 750,0 mg de amostra de peixe diretamente em tubos cônicos de 50,0 mL. Em seguida, adicionou-se 1,0 mL de solução de TMAH a 25% (v/v) à amostra, incubou-se o sistema a 70 C durante 30 min e o volume final foi completado até 10,0 mL com uma solução de H3PO4 1% (v/v). A solução resultante foi introduzida diretamente no tubo de grafite por meio de amostrador automático. O método foi validado seguindo procedimentos e critérios de aceitabilidade requeridos aos Laboratórios Nacionais de Agricultura e Pecuária (LANAGRO) do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA). O método não apresentou efeito de matriz, sendo utilizada então curva de calibração por padrões externos cuja linearidade foi constatada. O limite de detecção e quantificação foram de 7,8 e 26,0 ?g kg-1 para Pb, 1,2 e 4,1 ?g kg-1 para Cd, respectivamente. A veracidade e a precisão foram avaliadas utilizando Material de Referência Certificado (MRC) de músculo de peixe, com recuperação entre 91,4 e 114,4% (n = 9) e desvios padrão relativos não superiores a 9,8%. O estudo de robustez indicou que o método apresenta restrições relacionadas à etapa de preparo de amostras, desta forma, atenção especial deve ser dada a esta etapa. A estimativa da incerteza padrão combinada foi baseada na incerteza associada à concentração do analito na solução de ensaio, ao volume final da solução de abertura da amostra, à massa bruta da amostra e à recuperação. O método foi utilizado com sucesso nas análises de amostras de peixes coletadas em caráter fiscal no estado de Minas Gerais e oriundas do Laboratório de Aquacultura (LAQUA) da Escola de Veterinária da UFMG, apresentando também resultados satisfatórios frente a comparações interlaboratoriais simuladas. Uma avaliação de todos os parâmetros analíticos demonstrou que o procedimento desenvolvido produz resultados satisfatórios de acordo com requisitos internacionais.