As leishmanioses são doenças zoonóticas negligenciadas que implicam um grande desafio para a saúde pública. Os protozoários da Leishmania spp. são transmitidos por vetores e diversos hospedeiros e reservatórios estão envolvidos no ciclo de transmissão. As bartoneloses resultam da infecção por bactérias do gênero Bartonella, classificadas como patógenos (re)emergentes com ampla distribuição. O estudo teve como objetivo investigar a prevalência e a distribuição geográfica da detecção de DNA de Leishmania spp. e Bartonella henselae em amostras de tatus atropelados em diferentes regiões e biomas brasileiros. Foram analisados 78 espécimes de tatus pertencentes às espécies Dasypus novemcinctus, Dasypus septemcinctus, Cabassous tatouay, Cabassous sp. e Euphractus sexcinctus coletados em rodovias brasileiras entre setembro de 2021 a junho de 2022. O DNA genômico de 293 tecidos (baço, fígado, linfonodo, nariz, orelha e cauda) foram submetidos à PCR convencional (primers JW11/12) e PCR em tempo real (primers DRBD3) na detecção de Leishmania spp., além de PCR convencional (primers CS) para Bartonella henselae. Não foi detectada a presença de DNA de Leishmania spp. nas amostras analisadas. No entanto, 40 amostras apresentaram positividade para Bartonella henselae, correspondentes a 27 tatus, com prevalência de 34,6 (27/78). O sequenciamento foi possível em 70,3 (19/27) dos tatus positivos. A detecção de Bartonella henselae sugere o potencial dos tatus como reservatórios naturais e ressalta a importância de investigações adicionais sobre a participação desses animais na epidemiologia das bartoneloses. A utilização de amostras provenientes de fauna silvestre atropelada demonstrou ser uma estratégia promissora para a detecção de agentes zoonóticos, sem a necessidade de eutanásia, contribuindo para as ações de vigilância epidemiológica e controle de doenças zoonóticas relevantes para a saúde pública.