O Quaternário, particularmente o Holoceno, tem como principal característica as mudanças climáticas, que acarretam variações do nível relativo do mar em escala global e regional. As VNRM usualmente são evidenciadas por registros geológicos, biológicos e arqueológicos. Objetiva-se identificar indicadores geológicos de variação do nível relativo do mar na planície costeira do rio Una – Cabo Frio (RJ) e desenvolver um modelo 3D de reconstituição paleoambiental. Como procedimentos de campo foram confeccionados perfis estratigráficos em seis localidades, com pontos distribuídos ao longo a bacia hidrográfica do rio Una, alguns situados próximos a linha de costa atual e outros a cerca de 9,0 km de distância do mar. Em laboratório elaborou-se tabelas de fácies sedimentares a partir das amostras coletadas em campo. Foram identificadas nove fácies sedimentares distribuídas nos seis afloramentos estudados. Em todos os afloramentos ocorrem fácies indicadoras de transgressão e regressão marinha, suas amostras correspondentes foram enviadas para datação ao radiocarbono 14C, alguns dados de amostras datadas foram incorporadas de Castro (2014). Com base em análise de imagens de satélite e um modelo digital de elevação da área, junto às informações coletadas nas etapas anteriores, efetuou-se um modelo 3D de reconstituição paleoambiental através do software Unity 5.4.1. Foram identificadas fácies que correspondem a ambiente lagunar restrito, ambiente pantanoso, ambiente praial semi aberto, praial exposto a ação de ondas, e entre estas com uma certa variação em relação a presença de estrutura sedimentar e conteúdo fossilífero. As idades obtidas ao método radiocarbono variam entre 6330 a 4.800 cal anos A.P. Os dados obtidos nos afloramentos estudados correspondem ao evento máximo transgressivo holocênico proposto por Castro (2014). Em linhas gerais corrobora com o modelo de evolução costeira desenvolvido por Martin et al. (1996) e Suguio (2005). O comportamento paleoambiental da região durante o máximo transgressivo holocênico pode ser observado através do modelo 3D proposto neste trabalho.