O planejamento regional de agroecossistemas é um componente fundamental para a sustentabilidade da atividade agrícola, devendo considerar a realidade biofísica e socioeconômica. A agropecuária cumpre importante papel na região de São Carlos, SP, porém esta localiza-se em grande parte numa área de preservação ambiental. Este trabalho visou delimitar a Zona Agroecológica dessa região e diagnosticar seus agroecossistemas por meio de informações edafoclimáticas e socioeconômicas. A delimitação foi baseada no clima, geomorfologia e divisão administrativa. Da área delimitada estudou-se o clima, pedologia, uso da terra, estrutura fundiária e o manejo dos agroecossistemas. A Zona delimitada ocupa 286.824,08 ha, e é composta pelos municípios de Analândia, Itirapina, Santa Maria da Serra, São Carlos, São Pedro e Torrinha. Há potencial para a atividade agrícola, ocorrendo principalmente solos arenosos e de baixa fertilidade. Pastagens e cana-de-açúcar são os usos predominantes; a distribuição da posse da terra é desigual, e existe risco de degradação ambiental, pois não se empregam práticas compatíveis com as características naturais. Recomenda-se o uso de práticas que maximizem a conservação do solo, sua correção, e o aproveitamento de seus nutrientes, assim como o cultivo de espécies adaptadas a solos arenosos, que sejam pouco exigentes em fertilidade e resistentes a estresse hídrico.