O transporte marítimo brasileiro possui uma grande vantagem devido a sua extensa costa marítima navegável. Apesar disto e de emitir menos gases efeito estufa do que os modais ferroviários e rodoviários, a cabotagem ainda não se destaca com o mais popular do país. Logo, é necessário estudar e verificar a evolução do desempenho sustentável e operacional desse transporte. Somado a isso, na literatura ainda não possui uma avaliação da eficiência e produtividade do transporte marítimo brasileiro pelo viés sustentável. O objetivo desta pesquisa é preencher a lacuna da literatura por meio de uma metodologia proposta avaliando a eficiência e a produtividade do transporte de cabotagem em uma empresa do Brasil. O estudo empírico ilustra em quatro fases , a aplicação da metodologia de avaliação de desempenho sustentável proposta em um caso real, que combina modelos de análise envoltória de Dados (DEA, do inglês, Data Envelopment Analysis), o modelo Directional Distance Function (DDF) e índice Malmquist. Na primeira fase do estudo, foram definidas as unidades tomadoras de decisão (DMU, do inglês, Decision Making of Units) como os navios e as variáveis-chave outputs e inputs utilizados, além de verificar a necessidade do output indesejável de gases de efeito estufa. Na segunda fase, foram testados modelos clássicos de DEA orientados a outputs a fim de medir a eficiência (BCC (Banker, Charnes e Cooper) para retornos constantes de escala e CCR (Charnes, Cooper e Rhodes) para retornos variáveis de escala), além do modelo DDF que mede a ineficiência com aumento de outputs desejáveis e diminuição de outputs indesejáveis. Na terceira fase, mediu-se o índice de produtividade dos navios, por meio dos modelos DEA Malmquist e DDF Malmquist. Na quarta fase foram propostas diretrizes para melhoria de desempenho das embarcações da empresa estudada. Os resultados indicam que os modelos DEA/DDF/Malmquist evidenciam uma visão mais detalhada da ecoeficiência, permitindo maiores análises sobre sustentabilidade dos navios. Além disso, indicaram que os navios próprios da empresa do estudo, apresentam maior ecoeficiência em relação a suas parceiras, devido a proporcionalidade entre receita e emissões de gases efeito estufa. Por fim, as contribuições são teóricas e práticas: (i) é a aplicação da metodologia proposta, utilizando os modelos DEA/DDF/Malmquist, para suprir a lacuna na literatura sobre a ecoeficiência e a produtividade de uma empresa do setor de transporte marítimo no Brasil; (ii) permite a comparação ao longo dos anos dos navios da empresa do estudo e de suas parceiras, unificando a ecoeficiência e produtividade por meio de saídas desejáveis e indesejáveis.