Resumo O tamarillo, também conhecido no Brasil como tomate de árvore, tem ganhado projeção devido à riqueza de nutrientes e compostos bioativos que apresenta, sendo um candidato promissor para aplicação pela indústria alimentícia. Ressalta-se que a adição de frutas tropicais na elaboração de sorvetes desempenha papel fundamental tanto nas características finais do produto como na aceitação dos consumidores. Os objetivos deste trabalho foram caracterizar físico-quimicamente as polpas de duas variedades de tamarillo e caracterizar físico-química e sensorialmente quatro formulações de sorvetes elaborados com a polpa do fruto. Para caracterização da polpa de fruta e do sorvete, foram realizadas análises de umidade, cinzas, carboidratos, proteína, gordura, acidez titulável, textura e overrun. Os sorvetes foram analisados sensorialmente para os atributos de cor, sabor, textura, impressão global e intenção de compra. Os parâmetros físico-químicos apresentaram diferenças tanto entre as variedades de tamarillo quanto entre as diferentes formulações de sorvete, exceto no teor proteico do fruto. Os valores de overrun dos sorvetes elaborados variaram de 66,41% a 92,30%. O sorvete adicionado de 20% de polpa de tamarillo roxo obteve a melhor nota no atributo sabor, 7,85. No geral, os produtos obtiveram boa aceitação. Conclui-se que a concentração e a variedade da polpa utilizada influenciam nas características do sorvete e que o tamarillo pode ser considerado uma fruta em potencial na fabricação do produto.