Este artigo, realizado por meio de uma pesquisa quali-quantitativa via aplicação de questionário semiestruturado à 5 professoras de Química nas séries finais do Ensino Médio da Educação Básica, busca apresentar, sobre a visão destas professoras, como práticas didáticas podem, de certa forma, vincular atividades de ensino e aprendizagem que maximizem e qualifiquem a relação entre Sustentabilidade Ambiental, Ensino de Química e cérebro-mente, considerando a necessidade de vincular o resgate e o desenvolvimento de valores e comportamentos, o estímulo à visão global das questões ambientais e a promoção de um enfoque interdisciplinar que instiga e construa saberes no Ensino de Química. Após os dados coletados, analisados e interpretados pelo método dialético, pode-se averiguar que as professoras, mesmo distante da ideia de neurociências, compreendem que é necessário desenvolver ações que realizam no educando o hábito do pensar, do agir e do fazer, fortalecendo a dimensão semântica do raciocínio lógico e cognitivo do ser humano no Ensino de Química. Ainda, é possível afirmar que a tríade neurociência, Ensino de Química e sustentabilidade deve ser tratada com cautela e elegância, pois a conexão que nelas se estabelece, fortalece o vínculo entre memória e aprendizagem significativa, fortalecendo a constituição de um sujeito sociocultural e socioambiental.