A interação das tartarugas marinhas da espécie Caretta caretta e Dermochelys coriacea com o espinhel pelágico é um dos fatores que mais causa a mortalidade destes animais no oceano. Estudos com o intuito de quantificar essa interação, bem como os fatores que influenciam a mesma, são crescentes, para os quais é necessário conhecer a distribuição dos animais, e correlacioná-la com variáveis ambientais e operacionais da pesca. O presente estudo visa avaliar e quantificar os padrões espaço-temporais das capturas acidentais das tartarugas marinhas C. caretta e D. coriacea na região Sudeste/Sul do Brasil, com base em dados coletados pelo Projeto TAMAR ICMBio, entre 2003 e 2010, a partir de um programa de observadores à bordo da frota comercial com espinhel pelágico, assim como correlacioná-los com variáveis ambientais, biológicas e operacionais. Para tal, foram utilizados métodos estatísticos, como os Modelos Aditivos Generalizados para Posição, Escala e Forma (GAMLSS). Foram verificadas variações interanuais e sazonais, com destaque para maiores capturas por unidade de esforço (CPUE) no outono. A temperatura superficial do mar foi a variável abiótica de maior correlação com a CPUE de C. caretta, sendo tipo de isca, a variável operacional mais significativa. Para D. coriacea, profundidade e longitude foram os fatores que melhor explicam a CPUE. Padrões de distribuição ontogenética e áreas prioritárias de conservação para essas populações são discutidas, assim como os efeitos potenciais do aquecimento do oceano. O presente estudo deve contribuir para a definição de políticas de conservação marinha e no contexto da abordagem ecossistêmica para a pesca / The interaction between the sea turtles Caretta caretta and Dermochelys coriacea with pelagic longline is one of the factors that cause mortality of these animals in the ocean. Studies in order to quantify this interaction, as well as the factors that influence it, are increasing, focusing mostly on the turtles distribution, and how it correlates with environmental and fishing operational variables. Present study aims to evaluate and quantify the spatio-temporal patterns of the sea turtles C. caretta and D. coriacea bycatch off Southeast/South Brazil, based on data collected by Project TAMAR - ICMBio between 2003 and 2010, from an observer program on-board the commercial pelagic longline fleet, as well as to correlate them with environmental, biological and operational variables,. Statistical methods such as Generalized Additive Models for Location, Scale and Shape (GAMLSS) were applied. Interannual and seasonal variations were observed, with a higher catch per unit effort (CPUE) during fall. The sea surface temperature was the abiotic variable that most correlated with CPUE of C. caretta, being the type of bait the most significant operational variable. For D. coriacea, depth and longitude were the factors that better explained the CPUE. Ontogenetic distribution patterns and priority areas for the species conservation are discussed, as well as the potential effects of ocean warming. This study should contribute to the definition of conservation policies as well as to the ecosystem approach to fisheries context