O presente trabalho de pesquisa objetivou à caracterização química e mineralógica de pinturas rupestres pré-históricas classificadas nas tradição Nordeste, Agreste e Geométrica, em sítios localizados na região do Saco do Juazeiro e Palmeira de Cima, zona rural do município de São Miguel do Tapuio, Piauí, Brasil. As amostras foram analisadas por diversas técnicas analíticas, incluindo (i) fluorescência de raios X (FRX); (ii) fluorescência de raios X portátil (pFRX); (iii) microscopia eletrônica de varredura (MEV); (iv) difração de raios X (DRX) e (v) espectroscopia Raman. Os resultados revelam a grande quantidade silício, alumínio, fósforo, enxofre, potássio, cálcio e ferro nas amostras analisadas, bem como revelaram que as pinturas vermelhas (em diferentes tonalidades), foram basicamente preparadas com materiais ricos em hematita (α-Fe2O3). Os difratogramas das amostras do suporte rochoso evidenciaram cristais de quartzo, já a espectroscopia Raman permitiu identificar hematita. As imagens MEV identificaram cristais no substrato rochoso, o que está relacionado a pigmento rupestre.