A região metropolitana de Belém (RMB) concentra 1/3 da população do estado do Pará, Brasil, e sua recente expansão tem causado uma série de problemas sociais e ambientais, que comprometem o acesso à infraestrutura e serviços, e também impactam outros fatores que influenciam a sustentabilidade urbana. Nos últimos anos, várias metodologias de avaliação da sustentabilidade das cidades têm sido propostas, porém os desafios ainda são enormes, no sentido de incorporar uma visão pluridimensional na avaliação da sustentabilidade urbana. No presente trabalho aplicou-se o Sistema de Índices de Sustentabilidade Urbana (SISU) para a RMB, com o objetivo de analisar os níveis de sustentabilidade dos municípios que compõem essa região metropolitana e verificar as limitações e os desafios em aplicar esse método de mensuração na Amazônia. Foram empregados 7 indicadores para o índice de qualidade ambiental (IQA), 4 para o índice de capacidade político institucional (ICP) e o índice de desenvolvimento humano municipal (IDHM). Os resultados obtidos mostram que há pouca variação nos índices IQA e IHDM, sendo que os municípios menos populosos, como Santa Bárbara e Benevides apresentam melhor IQA, e os de maior porte, como Belém e Ananindeua, o melhor IDHM. Entretanto, é em relação ao ICP que esta região metropolitana apresenta a maior desigualdade intermunicipal, refletindo assim, a necessidade do fortalecimento institucional e político dessa região.