Este trabajo de investigación tuvo como principal objetivo evaluar las variaciones espacio-temporales de metales totales (T) y biodisponibles (B) en los sedimentos superficiales de tres localidades del Golfo de Cariaco y relacionarlos con algunos parámetros geoquímicos. Los sedimentos fueron colectados en las localidades de Manicuare, Los Cachicatos y Guacarapo durante los meses de octubre, diciembre 2011 y marzo 2012, los mismos se caracterizaron por ser de tipo arenosos. Las distribuciones temporales de los parámetros geoquímicos solo presentaron diferencias estadísticas significativas para la temperatura y pH, demarcándose el período estacional de muestreo. Para los carbonatos se encontraron diferencias significativas entre estaciones. El comportamiento de los metales en el tiempo fue homogéneo, exceptuando Fe T, Fe B, Cu T y Pb B; se observaron diferencias significativas en los metales entre estaciones salvo para Fe T, Fe B, Cr T, Pb T y Pb B. Las concentraciones de metales totales presentaron un promedio de Fe (3014,82 μg/g), Mn (12,58 μg/g), Ni (7,80 μg/g), Zn (54,69 μg/g), Cu (3,39 μg/g), Cr (9,28 μg/g), Cd (1,79 μg/g), Pb (15,77 μg/g). Para los metales biodisponibles determinados se obtuvieron promedios de Fe (169,99 μg/g), Mn (7,64 μg/g), Ni (5,28 μg/g), Zn (7,13 μg/g), Cu (1,49 μg/g), Cr (5,24 μg/g), Cd (1,37 μg/g), Pb (6,70 μg/g); mostrándose contaminación principalmente por Cd en las tres localidades y de Pb en Manicuare y Los Cachicatos (8,80 y 8,10 μg/g masa seca; respectivamente) de acuerdo a las referencias para sedimentos marinos no contaminados.