Com o objetivo de mostrar como a parte superior da Formação Tremembé evoluiu em termos de tipos de matéria orgânica e de paleoambiente foram analisadas palinofácies de 20 amostras do poço TMB-3-SP e revisitados dados sedimentológicos e geoquímicos de mesmas amostras. A associação dos dados de palinofácies com os dados de carbono orgânico total, índice de hidrogênio e sedimentológicos possibilitou subdividir a seção estudada em nove unidades, denominadas de 1 a 9, da base para o topo da parte superior da Formação Tremembé. As unidades 1, 3, 5, 7 e 9 representam fases de lâmina de água baixa no lago, enquanto que as unidades 2, 4, 6 e 8 correspondem a fases de lâmina de água alta no lago, testemunhando a unidade 6 o período com lâmina de água mais espessa e de maior expansão do lago. As fases de lâmina de água baixa no lago, possuem menores concentrações de matéria orgânica amorfa fluorescente e predomínio de algas do gênero Pediastrum sobre algas do gênero Botryococcus. Em contraste com as fases de lâmina de água alta no lago, com maiores concentrações de matéria orgânica amorfa fluorescente e predomínio de algas do gênero Botryococcus sobre algas do gênero Pediastrum. Para além de contribuir ao conhecimento da distribuição estratigráfica das características microscópias da matéria orgânica ao longo da parte superior da Formação Tremembé na região central da Bacia de Taubaté, os novos dados constituem importantes indicadores paleoambientais.