Resumo Os substratos de telhados verdes (TV) podem ser aprimorados, buscando melhorar as características térmicas que influenciam na transmissão de calor dessa camada. Este artigo apresenta os resultados de um ano de monitoramento térmico de quatro TVs modulares com diferentes substratos. Os substratos avaliados foram o solo local, substrato comercial à base de turfa e dois substratos alternativos obtidos a partir da adição de biocarvão da casca de arroz carbonizada (CAC) e outros componentes, incluindo resíduos da construção civil. O substrato de solo local apresentou desempenho térmico inferior aos demais substratos com relação a todos os índices térmicos avaliados: amplitude térmica, amortecimento térmico, atraso térmico e taxa de temperatura externa. Os substratos com adição de CAC apresentaram resultados superiores ao solo local e inferiores ao substrato comercial, indicando potencial alternativa a substratos de maior custo, bem como forma de destinar e agregar valor a esse passivo ambiental. Os resultados mostram a importância da escolha apropriada do substrato, de forma a melhorar o desempenho térmico de TVs, bem como a observância do estado de desenvolvimento da vegetação. É apontada a necessidade de estudos para o desenvolvimento de substratos com propriedades que contribuam para o melhor desempenho térmico de TVs.