A partir do estudo das operações de uma empresa nacional de logística multimodal foi desenvolvido presente trabalho, que se baseia no desenvolvimento de um modelo matemático de otimização de custos operacionais, diretos e indiretos, limitando-se às capacidades operacionais de cada modal disponível na malha brasileira. A solução do modelo foi obtida com o auxílio da ferramenta AIMMS, um software de modelagem matemática e otimização. Foi introduzido um estudo sobre a logística nos temas de transporte de cargas, com foco em redes multimodais, principalmente na utilização da cabotagem. Por se tratar de uma empresa que opera na América do Sul e se baseando num serviço oferecido no Brasil, o qual abrange desde o norte do país até o sul, foi abordada também a atual situação da logística brasileira. Realizou-se uma revisão da literatura. Foram levantados dados reais sobre a capacidade das redes em cada modal, os custos operacionais e a participação que cada modal tem nos transportes de cargas e mercadorias no Brasil. O modelo matemático desenvolvido foi parametrizado com os custos e dados reais da operação da empresa em questão. Os resultados demonstram que foi possível reduzir aproximadamente 19 por cento dos custos praticados pela empresa. Buscando outros trabalhos em temas similares aos desenvolvidos neste e identificou-se que os artigos nacionais estudados não apresentavam dados de custos práticos da realidade brasileira, portanto consideramos que este trabalho busca contribuir de maneira prática no estudo da logística nacional.