En este estudio, se utilizaron las firmas geoquímicas de los otolitos (relaciones de elementos:Ca) para investigar los cambios espaciales a largo plazo de la estructura poblacional de la corvina de diente grande, una especie de pez brasileña de importancia económica y ecológica. Se recolectaron doscientos noventa y siete individuos juveniles de muestras históricas (1975) y contemporáneas (2018/2019) en cinco subáreas [São Paulo: Norte-NSP, Centro-CSP y Sur-SSP; Paraná (PR) y Santa Catarina (SC)] de las aguas poco profundas frente a la costa del Golfo Sur de Brasil. Los principales elementos informativos individuales fueron Co:Ca, Cu:Ca, Li:Ca, Mg:Ca, Mn:Ca, Ni:Ca, Na:Ca y Rb:Ca. El análisis multivariado mostró diferencias espaciales en la composición química de los otolitos a lo largo de los años. Las muestras de 1975 presentaron una tasa de reclasificación general baja (58%), lo que sugiere la existencia de dos unidades poblacionales: (1) SP + PR; y (2) SC. Sin embargo, las muestras de 2018/2019 discriminaron cuatro unidades poblacionales distintas con una buena reclasificación general (80%): (1) NSP; (2) CSP; (3) SSP + PR; y (4) SC. Esta diferenciación espacial en las firmas geoquímicas probablemente refleja los efectos de la variabilidad temporal a largo plazo en las condiciones oceanográficas, la influencia antropogénica y el cambio climático en este ecosistema costero. Los datos también corroboran y refinan el escenario de la estructura poblacional recientemente descrita utilizando etiquetas fenotípicas complementarias.