Los isótopos de oxígeno se utilizan ampliamente en estudios paleoambientales y paleoclimáticos, ya que registran variaciones en la temperatura de precipitación de carbonatos y fosfatos biogénicos. Sin embargo, los problemas asociados con el estado de preservación de los fósiles, la selección de la ecuación de temperatura adecuada, los efectos vitales que ocurren durante la biomineralización, los efectos del hábitat de los organismos, así como los cambios en la salinidad, batimetría y circulación del agua limitan la aplicabilidad de los isótopos de oxígeno para la reconstrucción de antiguos entornos ambientales. El progreso de los estudios de isótopos de oxígeno, los cálculos de temperatura y las ambigüedades del registro isotópico se discuten en este documento. Lo mismo se aplica a los métodos de obtención de señales de temperatura fiables y al registro de cambios en la química del agua basado en fósiles calcáreos y fosfáticos bien preservados. Se enfatiza la importancia a veces descuidada de los datos sedimentológicos y faunísticos asociados con los cambios en el nivel del mar y las variaciones de salinidad como una herramienta importante para el refinamiento de las tendencias de temperatura de las cuencas sedimentarias epeíricas. Además, se presentan conjuntos de datos de casos publicados y nuevas técnicas de laboratorio, incluidas las análisis de microáreas y de isótopos agrupados, para demostrar ejemplos y formas prospectivas de ampliar el alcance de la investigación paleoambiental. La información proporcionada puede ser utilizada en discusiones y una revisión crítica de los datos publicados de isótopos de oxígeno y sus interpretaciones paleoambientales.