O rio Paranaíba está localizado predominantemente no bioma Cerrado, com algumas manchas de Mata Atlântica. Os pequenos mamíferos são modelos aplicáveis no estudo de carrapatos e circulação de patógenos, inclusive em ambientes com diferentes graus de degradação. O presente estudo descreve as diferentes espécies de pequenos mamíferos não voadores no vale do rio Paranaíba, e a identificação destes como portadores renais de leptospiras patogênicas; investiga o papel de pequenos mamíferos não voadores silvestres e sinantrópicos na ecologia da leptospirose em uma propriedade rural na região sudeste do estado de Goiás e avalia o papel desses animais como hospedeiros para carrapatos em áreas de Cerrado no vale do rio Paranaíba. Foram capturados 72 pequenos mamíferos não voadores de três espécies de marsupiais (36,1%, 38 espécimes) e oito espécies de roedores (63,9%, 46 espécimes). Do total, 24 (33,33%) estavam positivos à PCR do gene lipL32 e apenas um espécime de marsupial, Gracilinanus agilis, foi reagente à técnica de aglutinação microscópica (MAT) para o sorovar Australis na diluição de 1/100. Frente a PCR, 10 roedores (34,48%) e 14 marsupiais (32,56%) foram positivos. Bovinos de propriedade na região sudeste do estado de Goiás reagiram principalmente para estirpes pertencentes ao sorogrupo Icterohaemorrhagiae, adaptados às espécies de pequenos mamíferos. Do total de pequenos mamíferos capturados, apenas 14 espécimes, correspondentes aos gêneros Nectomys, Cerradomys, Oecomys, Necromys e Gracilinanus estavam infestados por carrapatos. A riqueza de carrapatos foi de pelo menos 04 espécies no Alto Paranaíba (Ixodes sp., Ornithodoros sp., Amblyomma dubitatum, Amblyomma sculptum), além de larvas de Amblyomma sp.; 02 no Médio Paranaíba (Ornithodoros sp. e Amblyomma dubitatum) e larvas de Amblyomma sp.; e apenas 01 no Baixo Paranaíba (Ornithodoros sp.). Pequenos mamíferos não voadores cumprem o papel de veiculadores de leptospiras patogênicas no vale do rio Paranaíba. Este é o primeiro relato de identificação, via PCR, de Gracilinanus agilis, Calomys sp., Hylaeamys megacephalus e Oecomys bicolor como portadores renais e veiculadores de leptospiras patogênicas. Pequenos mamíferos desempenham relevante papel na ecologia da leptospirose em propriedade rural produtora de leite, favorecendo a infecção de bovinos. Carrapatos do gênero Ornithodoros sp. foram encontrados parasitando apenas o didelfídeo Gracilinanus agilis. O carrapato da espécie Amblyomma dubitatum foi o de maior ocorrência em pequenos mamíferos do vale do rio Paranaíba e este parece ser o primeiro registro desta espécie em Nectomys sp. no bioma Cerrado. Como também o primeiro registo de Ixodes loricatus parasitando Cerradomys sp. e Ixodes loricatus em Rhipidomys sp. no Brasil.