Las altas concentraciones de ozono (O) se registran con frecuencia en la Megaciudad de São Paulo, con niveles extremos de O a menudo vinculados a altas temperaturas y olas de calor, fenómenos que se espera que se intensifiquen con el cambio climático. La co-ocurrencia de O extremo y olas de calor plantea riesgos amplificados para la salud ambiental y humana. Por lo tanto, este estudio tiene como objetivo analizar eventos extremos individuales y compuestos de O y olas de calor y evaluar los patrones atmosféricos asociados. Se utilizaron datos horarios de O y temperatura (T) de 20 sitios (1998-2023) para calcular el promedio diario máximo de 8 horas de O (MD8A-O) y la temperatura máxima diaria (Tmax). La prueba de Mann-Kendall identificó tendencias para estas variables. El percentil 90 de los datos de septiembre a marzo definió umbrales para eventos extremos. Los eventos se clasificaron como extremos cuando MD8A-O y Tmax superaron sus umbrales durante al menos seis días consecutivos. Se utilizaron datos de ERA5 para evaluar los patrones atmosféricos durante estos eventos. Los resultados muestran tendencias positivas en MD8A-O en el 62% de los sitios, con valores que superan las Directrices de Calidad del Aire de la OMS, junto con tendencias positivas de Tmax en el 90% de los sitios. Durante el período de estudio, se identificaron cuatro eventos compuestos, siete olas de calor y cuatro eventos extremos de O. Los eventos compuestos e individuales se asociaron con el Anticiclón Subtropical de América del Sur y anomalías de temperatura positivas. Los eventos individuales de O se vincularon a anomalías de frío al sur de los 30 grados S y anomalías positivas de altura geopotencial a 850 hPa. Estos hallazgos destacan la creciente ocurrencia de O extremo y olas de calor en São Paulo y sus impulsores atmosféricos, ofreciendo información para mejorar la concienciación, la previsión y las respuestas políticas para mitigar los impactos en la salud y el medio ambiente.