O objetivo da dissertação é avaliar a gestão da função metrológica em uma unidade de exploração e produção de óleo e gás de uma grande empresa de energia no Brasil e propor ações de melhoria a partir dos resultados do diagnóstico da referida função. Desde a emissão da Portaria Conjunta n°1 ANP/Inmetro, em junho de 2000, as atividades de exploração e produção de petróleo e gás natural no Brasil passaram por um acelerado processo de reestruturação organizacional e de adequação das instalações de medição para atender ao novo marco regulatório. Nesse contexto, a motivação da pesquisa vincula-se a uma real necessidade de melhoria da gestão da função metrológica em uma unidade de exploração e produção de óleo e gás natural da Petrobras, particularmente no que tange à consolidação da cultura metrológica e ao desenvolvimento de competências associadas a novos requisitos de medição de vazão de óleo e gás natural. A metodologia compreende: (i) pesquisa bibliográfica e documental sobre os temas centrais; (ii) proposição de modelo conceitual para avaliação da gestão da função metrológica; (iii) elaboração e aplicação do instrumento de pesquisa; (iv) estudo de caso da Unidade de Operações de Exploração e Produção da Petrobras no Espírito Santo e de quatro unidades incorporadas ao caso; (v) proposição de ações frente aos desafios e oportunidades reveladas no diagnóstico situacional. Destacam-se como resultados da pesquisa: (i) o modelo conceitual para avaliação da gestão da função metrológica, com foco na medição de vazão de óleo e gás natural; (ii) o diagnóstico da situação atual da gestão da função metrológica na referida Unidade e em quatro unidades incorporadas ao estudo de caso; (iii) mapeamento dos desafios e oportunidades associados à efetiva gestão da função metrológica nas unidades analisadas. Como conclusão, a pesquisa mostra que o modelo conceitual proposto foi adequado para os fins a que se destina, constituindo um importante instrumento de avaliação e retroalimentação para a gestão da função metrológica. Esse modelo poderá ser disseminado em outros contextos organizacionais de exploração e produção de óleo e gás natural.