The holocenic Paraíba do Sul river delta was studied based on the integrated analysis of photostratigraphic, textural and heavy mineral data, allowing the delineation of petrofacies related to several source rocks and sedimentary processes. The deltaic region was separated in north and south plains, taking the river as a spatial reference. The south plain was divided in two sectors: Sul 1, next to the river, and Sul 2, at the delta extreme south. The photostratigraphic attributes allowed the identification of fifteen photossequences with S-N onlaps and few NW-SE erosional truncations at the north plain. In the south plain, thirty photossequences showing dominantly N-S onlaps and SW-NE erosional truncations were identified. The Sul 2 sector shows varied directions onlaps, NW-SE erosional truncations and differentiated sedimentary source, possibly related to areas at the south of the delta, whilst the north plain and Sul 1 sector were fed mainly by the river input and its interaction with coastal drift currents. An approximately N-S significant feature crosses the entire delta and reflects a major erosive event associated to a potential regressive process. Also, was possible to delineate a temporal occurrence of the predominance of different source rocks contribution and depositional agents, synthesized in the petrofacies.O estudo do delta holocênico do rio Paraíba do Sul (RJ) a partir da interação de dados fotoestratigráficos, texturais e de minerais pesados, permitiu a delineação de petrofácies relacionadas a diversas rochas-fonte e processos sedimentares. A região do delta foi separada em planícies norte e sul, tendo o rio como referencial. A planície sul foi dividida em setores Sul 1, adjacente ao rio, e Sul 2, no extremo sul do delta. Os atributos fotoestratigráficos permitiram a identificação na planície norte de quinze fotossequências com onlaps S-N e poucos truncamentos erosivos. Na planície sul foram identificadas trinta fotossequências com onlaps dominantemente N-S e truncamentos erosivos SW-NE. O setor Sul 2 apresenta onlaps de direções variadas, truncamentos erosivos NW-SE e fonte sedimentar diferenciada, possivelmente relacionada a áreas ao sul do delta, enquanto a planície norte e o setor Sul 1 foram alimentados principalmente pela ação do rio e sua interação com correntes de deriva litorânea. Uma importante feição aproximadamente N-S é visível em todo delta e reflete um evento erosivo maior associado a um possível processo regressivo. Também foi possível delinear a ocorrência temporal do predomínio de contribuição de diferentes rochas-fonte e agentes deposicionais, sintetizadas nas petrofácies estabelecidas.