En esta Tesis se presenta un estudio detallado de las principales secuencias oligo-miocenas en dos segmentos del sector norte de los Andes Nordpatagónicos. Estos segmentos ubicados a 39° y 42°S, respectivamente, se corresponden con el desarrollo de los sistemas morfoestructurales de los Andes Nordpatagónicos, la Precordillera Nordpatagónica y la región del antepaís. Estas secuencias sinorogénicas se encuentran representadas por las Formaciones Ventana, Ñirihuau y Collón Cura en la región sur y por las Formaciones Auca Pan y Chimehuín en el sector norte. Datos gravimétricos y sísmicos permiten reconocer y diferenciar los principales depocentros de esta región, los cuales albergan a las secciones clásticas, piroclásticas y volcánicas que integran a estas secuencias oligo-miocenas. Las evidencias de campo constreñidas por datos gravimétricos y sísmicos, permiten reconocer una fase extensional representada por las rocas volcánicas oligocenas (~29,6 Ma K/Ar). La química de estos materiales indica que los magmas que les dieron origen se equilibraron en una corteza levemente atenuada sin fraccionamiento de mineralogías de alta presión. La inversión parcial de estos depocentros a fines del Mioceno define una estructura compleja en el frente orogénico que se interpreta como asociada a la interferencia entre el sistema de Huincul desarrollado principalmente en subsuelo en el área del antepaís y los Andes Nordpatagónicos, con rampas oblicuas de orientación NO segmentadas por sistemas de transferencia NE. La descripción de una serie de discordancias progresivas desarrolladas en el tope de cuña de la cuenca de antepaís, acotadas por nuevas edades U/Pb, permite discriminar diferentes pulsos de deformación para el Mioceno medio. Por otra parte, el análisis de las poblaciones de circones detríticos obtenidas de estas dataciones, junto con las de trabajos previos, proporciona información fundamental para reconstruir la historia y evolución tectónica de los Andes Nordpatagónicos con un episodio de rápida expansión del frente orogénico hasta el Macizo Nordpatagónico, presuntamente el desarrollo de un límite mecánico a dicha expansión y la deformación de la cuña orogénica mediante el desarrollo de corrimientos fuera de secuencia que levantan la Precordillera Nordpatagónica a mediados y finales del Mioceno. Las edades máximas de sedimentación obtenidas para la Formación Ñirihuau (~13,5 y ~12,9 Ma) y la Formación Collón Cura (~11,3 Ma) evidencian un carácter diacrónico en la depositación de estas unidades, así como también indicarían edades de sedimentación más jóvenes que las precedentemente establecidas. De esta forma se concluye a partir de los casos analizados, que las secciones oligocenas corresponden a típicas secciones de origen tafrogénico, mientras que las del Mioceno temprano a superior se han acumulado en una cuenca de antepaís, ejemplificándose de esta manera el patrón evolutivo cenozoico que caracteriza a los Andes Nordpatagónicos. Así, los Andes Norpatagónicos son el resultado de una fase de relajamiento extensional paleógena seguida de un episodio de reconstrucción que progresa en secuencia hasta que sufre un episodio de reestructuración del sector interno a través de una fase fuera de secuencia.