Un estudio bioestratigráfico y paleocenográfico fue llevado a cabo en rocas biogénicas del área de Cerro Caucato (Fm. Pisco) expuestas cerca al Río Pisco, Ica. La columna estratigráfica compuesta medida se construye a partir de 14 subsecciones (A-N), conteniendo principalmente estratos de diatomitas y limolitas diatomáceas intercaladas con capas de areniscas, tobas volcánicas, porcelanita, conglomerados, e incrustaciones de limolitas ferruginosas y/o materia orgánica, que suman un espesor de 71.4 m. Se colectaron 49 muestras en intervalos discretos de alrededor de 1.5 m, realizando análisis cualitativos y cuantitativos de diatomeas en un microscopio de luz transmitida a 1000X. Las diatomeas presentan abundancias relativas de Poco Común a Abundante y una preservación de Moderada a Buena. La estratigrafía de diatomeas en la Sección Cerro Caucato muestra claramente un cambio entre una asociación inferior con dominancia de la especie Thalassionema nitzschioides, indicadora de aguas frías de afloramiento costero junto a esporas de resistencia de Chaetoceros spp, durante el Mioceno tardío; a otra asociación superior donde T. nitzschioides disminuye considerablemente mientras que las esporas de resistencia de Chaetoceros spp co-dominan en intervalos discretos con especies de aguas cálidas como Azpeitia spp., las especies extintas Delphineis ischaboensis var. linguiformis, D. cf. kippae y Fragilariopsis reinholdii durante el Plioceno temprano. De otro lado, las especies ticoplanctónicas Actinoptychus cf senarius, Actinocyclus octonarius y variedades, así como Coscinodiscus obscurus y C. oculus-iridis, Thalassiosira eccentrica, que se encuentran a lo largo de toda la columna, indican un ambiente nerítico y/o plataforma continental. Se propone un esquema bioestratigráfico en base a las diatomeas de la Sección Cerro Caucato, determinando 4 biozonas locales: 1) Zona de Fragilariopsis aff. cylindrica – F. pliocena (7.94 Ma a 7.7 Ma), 2) Zona de Fragilariopsis reinholdii (7.7 Ma a 5.6 Ma), 3) Zona de Shionodiscus oestrupi (5.6 Ma a 4.19 Ma) y 4) Zona de Actinocyclus ehrenbergi var. asteriscus (4.19 Ma a 3.21 Ma). Por lo tanto, basado en la bioestratigrafía de diatomeas de la Sección Cerro Caucato, se indica un rango de edad desde el Mioceno tardío (~8.01 Ma) al Plioceno temprano (2.19 Ma). La tasa de sedimentación (TS), concentración de diatomeas y tasa de acumulación de diatomeas (TAD) es relativamente alta en estos sedimentos. De otro lado, los proxys de paleoproductividad primaria basado en diatomeas (TAD) y carbón orgánico (PaP) responden a 3 eventos paleoclimáticos: (1) PaCE-1, que ocurre en el mioceno tardío (~8.01 Ma), en la base de la zona local de F. aff. cylindrica - F. pliocena, (2) El“bloom” biogénico, al final del mioceno tardío (5.6 - 6.2 Ma), en el tope de la zona local de F. reinholdii, y (3) PaCE-2, que ocurre en el Plioceno temprano (3.88 Ma), en la base de la zona local de Actinocyclus ehrenbergii var. asteriscus. Finalmente, se presenta un catálogo iconográfico con las diatomeas más representativas e importantes de la Sección Cerro Caucato.