Em face à grande importância que a leptospirose possui no contexto sanitário mundial, tanto no aspecto humano como animal, este estudo teve por objetivo realizar a pesquisa de anticorpos anti-Leptospira sp. pela técnica de Soroaglutinação Microscópica (SAM) em 429 amostras de soros de cães provenientes de quatro municípios (Poconé/MT, Santo Antônio de Leverger/MT, Barão de Melgaço/MT e Corumbá/MS) localizados na região do Pantanal Brasileiro, bem como foram verificadas possíveis associações entre os resultados dos exames sorológicos e respostas aos questionários epidemiológicos aplicados aos proprietários. Do total de cães avaliados pela SAM (título ≥100), verificou-se que 34 (7,93%; IC 95%: 5,63%-11,00%) cães tinham anticorpos anti-Leptospira sp. Os títulos encontrados variaram entre 100 e 1600 e todos os municípios analisados tinham cães sororreagentes ao agente pesquisado. O sorogrupo reator mais frequente foi o Icterohaemorrhagiae, seguido pelo Australis. Por outro lado, foram observadas menores proporções de cães reagentes aos sorogrupos Tarassovi, Hebdomadis, Autumnalis e Grippotyphosa. As variáveis associadas com a ocorrência de leptospirose foram habitat rural (P<0,01) e área alagável (P=0,01). Estes resultados demonstram que os cães da região pantaneira tiveram contato com agentes do gênero Leptospira, o que representa uma informação relevante para a saúde pública local devido à importância zoonótica da doença.