Este trabajo se centró en el estudio sedimentológico y estratigráfico de la Formación La Luna en las zonas de las Quebrada La Sorda y Quebrada Agua Buena en el costado oriental de la cuenca del Valle Medio del Magdalena (VMM), Colombia. La Formación La Luna está conformada por facies litológicas ricas en carbonatos: calizas (tipo wackstones y packstones), shales y lodolitas calcáreas fosilíferas y arenas fosfáticas fosilíferas (en menor proporción al tope de la secuencia: Miembro Galembo). La aplicación de la metodología de Análisis Secuencial para el Cretácico Superior en la Formación La Luna en la cuenca del VMM, permitió reconocer nueve secuencias y sus sistemas encadenados, correspondientes a los sedimentos depositados durante ascensos y descensos relativos del nivel del mar. La arquitectura secuencial de la Formación La Luna, se logró definir aplicando los conceptos de estratigrafía secuencial sobre datos quimioestratigráficos, para esto se tomaron en consideración principalmente el contenido de elementos mayores y trazas. Estos conceptos fueron aplicados sobre una secuencia de carbonatos depositados en aguas estratificadas con fondos anóxicos como son los pertenecientes a la Formación La Luna, aflorante en la cuenca del VMM, para así lograr un modelo depositacional y un aporte en la identificación de zonas de interés petrolífero permitiendo generar nuevas oportunidades exploratorias para la búsqueda de hidrocarburos no convencionales en facies finas.