Las metalotioneínas (MTs) son proteínas muy particulares con masa molar entre 6-7 kDa, alto contenido de cisteínas (30%) y ausencia de aminoácidos aromáticos. Se encargan de mantener la homeostasis del Zn y Cu e intervienen en la desintoxicación de metales no esenciales, como Cd y Hg. Son barredores de radicales libres, principalmente de hidroxilos libres y superóxidos. Estas proteínas participan en una gran cantidad de procesos fisiológicos que han sido estudiados detalladamente en organismos vertebrados. Sin embargo, en invertebrados el estudio no ha avanzado a la misma velocidad. En los moluscos bivalvos, los estudios de estas proteínas surgen como una respuesta fisiológica ante la exposición a metales pesados, por lo que han sido utilizados ampliamente como biomarcadores de metales pesados, lo cual sustentó su validación como herramienta para determinar ambientes contaminados. Más recientemente, se han aislado y caracterizado isoformas de las MTs en moluscos bivalvos. En algunas especies se ha determinado la función de cada una de ellas en diferentes etapas del ciclo de vida y se han establecido asociaciones entre la inducción de MTs y factores ambientales. Los estudios han demostrado que en bivalvos existe gran polimorfismo de las MTs y mientras algunas pueden ser inducidas por metales pesados, otras sólo se asocian a procesos fisiológicos. Esta revisión trata las características y funciones de las MTs partiendo del amplio conocimiento que se tiene en vertebrados y los alcances en los estudios realizados en bivalvos.