В статье представлены результаты эколого-химической и биоиндикационной оценки урбоэкосистемы промышленного города юга Украины. Проанализирована динамика физико-химических параметров почв, поверхностных вод и атмосферного воздуха в различных функциональных зонах города. Определены комплексные индексы загрязнения компонентов окружающей среды. Проведена биоиндикационная оценка экологического состояния территории урбоэкосистемы по показателям жизненности эпифитной лихенофлоры, почвенной мезофауны и пресноводной малакофауны. На основе показателей жизненности биоиндикаторов выделены зоны с различным экологическим состоянием территории. Проанализировано токсическое воздействие различных загрязняющих веществ на живые организмы и толерантность некоторых видов-биоиндикаторов в условиях антропогенной нагрузки. Установлено, что на антропогенно трансформированных участках повышается количество зоофагов, а также наблюдается гомогенизация ценоморфического состава основных групп мезопедобионтов с доминированием отдельных видов. В щелочных почвах функциональных зон урбоэкосистемы отмечено превалирование кальцефилов — многоножек, мокриц, брюхоногих моллюсков, что позволяет использовать их для индикации уровня алкализации почв. Определена степень корреляционных зависимостей между показателями жизненности групп биоиндикаторов и комплексными индексами загрязнения основных компонентов окружающей среды города. Так, установлена обратная корреляция между показателем жизненности эпифитной лихенофлоры (G, %) и комплексным индексом (Ра) аэротехногенного загрязнения (–0,80, p < 0,05) и прямая корреляция между снижением показателя жизненности почвенной мезофауны (G̅, %) и комплексным индексом (Zc) загрязнения почвенного покрова (0,84, p < 0,05). Таким образом, биоморфы эпифитной лихенофлоры и отдельные группы мезопедобионтов целесообразно использовать в качестве индикаторов загрязнения урбосреды. На основе проведенного исследования предложен алгоритм комплексной эколого-химической и биоиндикационной оценки экологического состояния урбоэкосистемы промышленного города.