Resumo Examinamos o impacto da poluição atmosférica nas internações por doenças respiratórias totais (DRT), em crianças menores de cinco anos (DRC) e por doenças cardiovasculares em maiores de 39 anos (DCV) nos municípios de Belo Horizonte (BH), Betim e Contagem, da Região Metropolitana de Belo Horizonte. Modelos aditivos generalizados via regressão de Poisson foram utilizados para ajustar as séries de hospitalizações. Os poluentes, em defasagem simples e acumulada de até cinco dias, foram introduzidos como variáveis independentes e os modelos foram ajustados para temperatura, umidade, dias da semana e feriados. Em BH, o PM10 esteve relacionado às DRT (RR% 1,06 IC95%:0,41-1,72); DRC (RR% 1,25 IC95%:0,25-2,26) e DCV (RR% 2,29 IC95%:0,96-3,64). Em Betim, observou-se RR% 1,33 (IC95%:0,48-2,18) para DRT e RR% 2,38 (IC95%:1,20-3,56) para DRC. Em Contagem, observou-se RR% 1,23 (IC95%:0,32-2,15) e RR% 1,61 (IC95%:0,26-2,96) para DRT e DRC, respectivamente. SO2 e CO também apresentaram associação com as hospitalizações. As doenças respiratórias foram o desfecho mais relacionado aos poluentes investigados. Esses resultados podem ser úteis nas discussões das políticas de controle de emissões na região.