O presente estudo tem como objetivo analisar os setores educativos de seis museus de ciência da cidade do Rio de Janeiro com o propósito de conhecer a estrutura e o funcionamento desses espaços, bem como os referenciais teóricos que fundamentam as ações educativas desenvolvidas por seus profissionais. Foram selecionados para esta pesquisa a Casa da Ciência, o Museu da Geodiversidade, o Museu da Vida, o Museu de Astronomia e Ciências Afins, o Museu do Meio Ambiente e o Museu Nacional. Apesar de os estudos sobre mediação, público, divulgação científica e a relação museu escola terem crescido consideravelmente nas últimas décadas, a revisão de literatura indicou reduzido material voltado especificamente aos setores educativos (SE) dos museus de ciência. Autores de distintos campos do conhecimento – Museologia, Educação, Sociologia, Ensino de Ciências – contribuíram para o arcabouço teórico da pesquisa, dentre eles: Cazelli, Hooper-Greenhill, Rubiales, Valente, Wagensberg, Freire, Carvalho e Dubet. Em termos metodológicos, optou-se por uma abordagem qualitativa das respostas dadas pelos museus de ciência ao questionário aplicado em 2015 pelo Grupo de Pesquisa em Educação, Museu, Cultura e Infância (GEPEMCI/PUC-Rio), com atenção especial aos resultados obtidos sobre os seis museus selecionados para este estudo. Em seguida, foram realizadas entrevistas semiestruturadas com educadores museais que integram as equipes dos SEs das instituições participantes. Com essas ferramentas, foram obtidos os dados analisados: o perfil dos profissionais do SE, a inserção do setor educativo na instituição, a formação desses profissionais, os referenciais teóricos subjacentes às suas práticas e as concepções de educação que orientam a atuação. Na etapa seguinte do estudo, realizou-se uma análise de conteúdo conforme proposta por Laurence Bardin e análise temática de Fontoura. Conjugando esses métodos, foi possível conhecer as especificidades dos setores educativos dos museus observados, refletir sobre os referenciais teóricos utilizados pelos profissionais entrevistados e relacionar essas referências com as ações educativas propostas. Percebeu-se também que esses atores exercem com frequência múltiplas funções dentro do SE, e que a profissionalização desses sujeitos é um campo em disputa, pois o educador museal não se constituí formalmente como profissão. Constatou-se que o processo de busca pela formação teve como ponto de partida a experiência no setor educativo e a troca de saberes com os atores envolvidos. Nesse sentido, a interdisciplinaridade e as trajetórias em diferentes áreas contribuem para uma formação continuada, realizada por e com os pares. Entre os entrevistados nesta pesquisa, observou-se diversas concepções de educação, do papel do setor educativo, da missão institucional, da importância de um plano educativo e da relação estabelecida com os referenciais teóricos que pautam as ações educativas. A respeito do referencial teórico, o educador Paulo Freire foi o mais citado, seguido por Piaget, Vygotsky e alguns autores nacionais e internacionais do campo museal. A pesquisa também indicou que é preciso constituir e manter uma proposta que una a academia, o museu e a escola na construção coletiva de ações educativas voltadas à formação, visando alcançar as demandas interinstitucionais, somando as expertises no entendimento e na apropriação da ciência do espaço museal.