Santiago de Chile se encuentra entre una de las ciudades más contaminadas del mundo. Por ello es necesario disponer de inventarios de emisión que sean confiables, precisos y detallados. Esta información permite identificar a los principales responsables y así tomar medidas para frenar el aumento o incluso provocar un decrecimiento de las emisiones, además de proveer un formato adecuado para la modelación de la calidad del aire mediante modelos de transporte y química atmosférica. El presente trabajo aborda dos grandes objetivos ambos desarrollados para la ciudad de Santiago de Chile. El primero es desarrollar y aplicar una metodología de modelación inversa para optimizar un inventario de emisiones de monóxido de carbono (CO). El segundo es aplicar y desarrollar métodos para obtener la distribución espacial de emisiones de fuentes móviles de CO. Para poder obtener un inventario optimizado por modelación inversa se realizó previamente un análisis de observaciones de las estaciones de monitoreo de calidad de aire de Santiago, una validación de las simulaciones meteorológicas y de dispersión de CO así como una validación de la metodología de modelación inversa utilizada para el caso de estudio. En estas etapas previas se encontraron las limitaciones tanto de las observaciones como de los modelos y metodologías. Finalmente, se obtuvo un inventario de emisiones con características similares al inventario inicial con una disminución global de un 2.1 %. Sin embargo, estos cambios corresponden a una disminución de emisiones en la zona centro-oeste y aumento en la zona este-sur y este-norte, como también a cambios en las emisiones sólo en las horas de la mañana, que en el detalle muestran diferencias superiores al 100 % en algunos puntos con respecto a la referencia. Basándose en las metodologías existentes de estimación de la distribución espacial de las emisiones se desarrollaron nuevos escenarios obteniéndose resultados satisfactorios. Las metodologías consistieron en usar mapas con información indirecta a las emisiones, como son densidad de población, índices socioeconómicos y de uso de suelo; e información directa, como una red vial completa, red vial simplificada e información sobre flujos vehiculares, capacidad de vías y velocidades medias. Las metodologías aplicadas ocupan distintos niveles de información, de forma que dejar abierta la posibilidad de aplicarlas en otras ciudades dependiendo del tipo de información que se posea. Primeramente se encontró que es posible mediante metodologías simples optimizar un inventario de emisiones utilizado un modelo de dispersión de contaminantes y observaciones de estaciones de monitoreo de la calidad de aire. Segundo, es factible obtener la distribución espacial de las emisiones usando metodologías simples obteniendo un buen nivel de representatividad de la referencia con el fin de evitar el uso de modelos costosos y así dejando abierta su aplicación a otras megaciudades de Sudamérica.