Al crear nuevas oportunidades laborales y desarrollar la economía regional, el transporte de mercancías genera costos significativos, molestias ambientales y sanitarias, y altas emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). En este contexto, la colaboración es una solución interesante que puede utilizarse para permitir que las empresas superen algunos problemas como la globalización, la crisis económica, la crisis sanitaria, problemas relacionados con la sostenibilidad, etc. Este estudio trata sobre el diseño de una red de distribución colaborativa multiperíodo, multiproducto y de tres niveles con una flota heterogénea. Al aplicar formulaciones de problema lineal entero mixto (MILP), fue posible estudiar las tres dimensiones de la sostenibilidad (económica, ambiental y social/societal). Dado que el problema examinado era NP-duro, se resolvió utilizando cuatro enfoques metaheurísticos para minimizar los diferentes costos logísticos o emisiones de CO. El aspecto social/societal evaluó la tasa de accidentes y el nivel de ruido generado por el transporte de carga. Se desarrollaron cuatro algoritmos para lograr nuestros objetivos: un algoritmo genético, un recocido simulado, un algoritmo de enjambre de partículas y un algoritmo de optimización de amortiguación de vibraciones. Considerando una red de distribución francesa, estos algoritmos superaron los límites del método de solución exacta al obtener soluciones óptimas con un tiempo de ejecución razonable.