Os metais e metaloides representam um problema global pela possibilidade de bioacumulação e biomagnificação ao longo de teias tróficas aquáticas. Os elasmobrânquios, grupo taxonômico que inclui as raias e tubarões, são vulneráveis à pesca e poluentes químicos. Poucos estudos avaliaram a presença e os efeitos de metais e metaloides nestes animais e estudos com amostragem não-letal são ainda escassos. Este estudo avaliou o potencial da bílis como biomarcador de contaminação recente em três espécies de elasmobrânquios ameaçados capturados artesanalmente na cidade do Rio de Janeiro, Gymnura altavela, Dasyatis hypostigma e Pseudobatos horkelii. As concentrações de metais e metaloides biliares foram determinadas por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS), as metalotioneínas por espectrometria UV-Vis e as associações entre metais intracelulares e metalotioneínas por cromatografia líquida de alta eficiência com separação por exclusão de tamanho acoplada a ICP-MS (SEC-HPLC-ICP-MS). No geral, Fe apresentou as maiores concentrações (máx. 194,8 mg L-1) e Sn as menores (máx. 0,004 mg L-1), quantificado em apenas cinco indivíduos do total estudado (107). Arsênio e cobre apresentaram maiores médias (10,9 e 5,2 mg L-1, respectivamente) nas amostras de bílis de raia viola, a única espécie capturada em Copacabana. Correlações estatísticas entre as concentrações de metalotioneínas, índices biomorfométricos e concentrações elementares nas frações das amostras de bílis indicam contaminação ambiental e potenciais efeitos sub letais no desenvolvimento e reprodução desses animais. Os resultados obtidos por SECHPLC-ICP-MS indicam diferenças metabólicas nas rotas de destoxificação das diferentes espécies. Conclui-se que o uso de bílis de elasmobrânquios é uma alternativa eficaz e que permite a amostragem não-letal para monitorar a contaminação ambiental recente por metais e metaloides.