A lo largo de las costas del Desierto de Atacama los sitios arqueológicos del Pleistoceno tardío-Holoceno temprano son escasos, ligados, en el norte de Chile, al complejo cultural  Huentelauquén. Si bien este desierto costero constituye una de las regiones más áridas de nuestro planeta, la riqueza y vastedad del mar aledaño, junto a condiciones localmente favorables para la disponibilidad de aguadas, el registro de recursos marinos en sitios tempranos del interior, y la abundancia de sitios holocenos cerca de la línea de costa, presuponen la posibilidad que antiguos asentamientos humanos se hayan situado también en sus proximidades, cuando esta se ubicaba más bajo que su posición actual. En este trabajo, presentamos una metodología fundada en estudios geoarqueológicos para su búsqueda en la bahía de Taltal, revelando la importancia de la determinación de la evolución de la línea de costa para constreñir áreas de mayor interés para la prospección arqueológica submarina. Palabras clave: Arqueología subacuática, geoarqueología, línea de costa, Desierto de Atacama, Norte Grande de Chile.Along the coasts of the Atacama Desert archaeological sites of the Pleistocene-Holocene transition period are extremely scarce, associated, in northern Chile, to the Huentelauquén cultural complex. Although this coastal desert constitutes one of the most arid regions of our planet, the richness and vastness of the southeastern Pacific Ocean, together with the localized occurrence of water springs, the recognizance of marine resources in Late Pleistocene-Early Holocene archaeological records inland, and the abundance of Mid-to-Late Holocene sitessituated near the coastline, suggest the possibility that former human settlements were also located in its vicinity, when the global sea level was lower than its modern position. In this work, we propose a methodology based on geoarchaeological studies for the search for potentially submerged archaeological sites in Taltal Bay, highlighting the importance of determining the Late Pleistocene-Holocene coastline evolution, to constrain areas of greatest interest for underwater archaeological prospecting. Keywords: Subaquatic archaeology, geoarchaeology, coastline, Atacama Desert, Northern Chile.