La laguna de Unare, estado Anzoátegui, Venezuela, actúa como un sumidero natural de especies químicas inorgánicas y materia orgánica, bajo la influencia continental, atmosférica y humana. El presente estudio evaluó la distribución y fraccionamiento geoquímico de metales pesados (Cu, Cd, Pb, Ni, Cr, Co y Mn) en sedimentos superficiales y núcleos de la laguna mediante técnicas de espectrofotometría de absorción atómica. La fracción residual de los metales recolectados fue la parte más importante, seguida por las fracciones de materia orgánica, carbonatos, así como metales intercambiables, revelando la tendencia de los metales menos móviles. Sin embargo, variaron con la profundidad y la ubicación, reflejando la interacción de procesos hidrodinámicos, texturales y de origen humano. Las concentraciones totales determinadas fueron: Cu (11,0–73,9 μg/g), Cd (6,21–9,32 μg/g), Pb (61,7–80,7 μg/g), Ni (61,5–92,8 μg/g), Cr (215–315 μg/g), Co (28,7–34,3 μg/g) y Mn (217–586 μg/g), en muchos casos superando los valores de referencia para sedimentos no contaminados. La textura limosa de los sedimentos y su alto contenido de materia orgánica favorecen la acumulación de estos metales, lo cual, junto con la descarga de ríos como el Unare y el Chávez, la actividad pesquera, el tráfico marítimo y las descargas domésticas e industriales, puede explicar el alto contenido de contaminantes en la laguna. Por lo tanto, los resultados reflejan una creciente presión antropogénica sobre este ecosistema costero, lo que apoya la necesidad de realizar monitoreos para mitigar las consecuencias negativas de los cambios adversos en la gestión ambiental de su biodiversidad y función ecológica.