This paper characterizes the facies, sedimentary processes, and environments of the Barreiras Formation in the state of Rio de Janeiro between Maricá and Barra de Itabapoana. It also attempts to correlate the Barreiras deposits to well-defined Tertiary stratigraphic units in Rio de Janeiro, thereby contributing to the reconstruction of the Cenozoic sedimentary evolution of a continental area adjacent to important oceanic basins. Three gravelly facies, three sandy facies, and two muddy facies were recognized. The facies associations record high-energy traction deposits and suspension and debris-flow deposits, related to sandy to locally gravelly braided rivers, with varied occurrence of debris-flows. In Búzios, polymictic matrix-supported gravels interbedded with muddy sands occur adjacent to the Pai Vitório fault. These gravelly deposits were associated with syntectonic movements during the evolution of the Barra de São João Graben. Muddy-sandy sediments unconformably cap the Barreiras Formation. Their contact with the Barreiras Formation is generally marked by stone-lines of quartz and reworked Fe-oxide clasts. The deposits of the Barreiras Formation described here are faciologically similar to the Macacu and Resende formations (Eocene-Oligocene units). The main difference between them is the high-Fe oxidation in the Barreiras Formation deposits. Reliable geochronologic markers were not recognized in the Barreiras Formation, hence, its correlation with the Macacu and Resende formations can not be confirmed.Este trabalho apresenta um estudo faciológico dos depósitos da Formação Barreiras aflorantes no Estado do Rio de Janeiro, entre Maricá e Barra de Itabapoana. Buscou-se, além da caracterização dos processos sedimentares e ambientes deposicionais relacionados a esta sedimentação, estabelecer bases para uma possível correlação com outros depósitos terciários presentes no Estado do Rio de Janeiro, pretendendo um melhor conhecimento da evolução sedimentar cenozóica em uma região continental adjacente a importantes bacias marginais. Foram descritas três fácies de cascalho, três fácies arenosas e duas fácies lamosas, que, em associação, permitiram interpretar a atuação conjunta de processos trativos de alta energia e processos suspensivos e por fluxos gravitacionais, relacionados a um paleoambiente deposicional de rios entrelaçados com leitos arenosos, localmente dominados por cascalhos, com a participação variável de fluxos de detritos. Na região de Búzios, a ocorrência de cascalhos polimíticos sustentados pela matriz, intercalados a areias lamosas, adjacente à Falha do Pai Vitório, foi relacionada a mecanismos tectônicos sin-sedimentares associados à evolução do Graben de Barra de São João. Na maior parte da área estudada, os depósitos da Formação Barreiras encontram-se recobertos, em discordância, por sedimentos areno-argilosos, com grânulos, apresentando, na base, níveis de cascalhos formados por quartzo e fragmentos de material ferruginizado - depósitos pós-Formação Barreiras. Os depósitos da Formação Barreiras podem ser considerados como faciologicamente semelhantes aos depósitos das formações Macacu e Resende, de idade eocênica-oligocênica. Diferem, principalmente, pela intensa ferruginização observada nos sedimentos aqui estudados, não tendo sido possível a obtenção de indicadores geocronológicos que assegurem a correlação com estas unidades.