O estudo teve como objetivo avaliar a implementação do Tratamento Diretamente Observado e do Sistema de Informação da Tuberculose em dez unidades de Atenção Primária à Saúde da Área de Planejamento 2.1 do município do Rio de Janeiro.Trata-se de pesquisa avaliativa do tipo análise de implementação, descritiva, de abordagem mista, que adotou como eixo metodológico o estudo de casos múltiplos com duas unidades de análise. Os dados foram coletados no período de junho 2018 a fevereiro de 2019 por meio de entrevista semi-estruturada aplicada aos profissionais de saúde, além da observação direta de campo e do levantamento de registros de dados secundários. Participaram do estudo 135 profissionais de saúde, sendo 26 enfermeiros, 25 médicos e 84 agentes comunitários de saúde. O acesso a esses profissionais se deu por meio da entrevista semi-estrutura e da observação direta das consultas médicas e de enfermagem. Foram coletados dados de 260 prontuários, notificações de tuberculose no SINAN e registros no Livro de Acompanhamento e Registro dos casos (Livro Verde). Os dados qualitativos foram analisados com base na proposta de Laurence Bardin, sendo construídas três categorias: Percepção dos profissionais sobre o Tratamento Diretamente Observado; o TDO no processo de trabalho das equipes de saúde e a Influência do contexto externo nas ações de controle da tuberculose. Para a análise dos dados quantitativos realizou-se estatística descritiva com cálculo de frequência simples e percentuais, para a classificação da implementação na Matriz de Análise e Julgamento. Os resultados das entrevistas mostraram que os profissionais compreendem a importância do TDO e o oferecem TDO como primeira opção de tratamento, porém não conseguem efetivar esta prática em suas rotinas assistenciais. O cotidiano onde as unidades de saúde estão inseridas exige dos profissionais abordagens alternativas para a efetivação desta prática. Com relação ao grau de implementação, os resultados mostraram que o TDO e o SI apresentam-se parcialmente implementados na AP 2.1. Fragilidades como baixo número de solicitação de exames diagnósticos, realização de teste rápido para HIV, ausência de consultas mensais de acompanhamento, baixa completude e atualização dos dados nas notificações de tuberculose e divergências nas informações no SINAN e no Livro Verde, permanecem como desafios para avançar na ampliação da vigilância e no controle dos casos de tuberculose.Recomenda-se o investimento em capacitações sistematizadas para os profissionais com vistas a otimizar as ações preconizadas pelo Ministério da Saúde e o Programa Municipal de Controle da Tuberculose, de modo a garantir habilidades e competência técnica para o manejo oportuno e adequado da TB bem como dos registros nos sistemas de informação que permitam verificar a qualidade das atividades desenvolvidas.