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El vuelo es un carácter complejo asociado a diversos comportamientos como búsqueda de parejas, alimento, escape de depredadores, etc. El estudio del vuelo ha sido abordado principalmente bajo aspectos cinemáticos y mecánicos y, en menor medida, en relación con variables morfológicas. Sin embargo, poco se sabe de su base genética. En este trabajo estudiamos el desempeño en el vuelo (DV) en 44 líneas de Drosophila melanogaster derivadas de una población natural cuyos genomas están completamente secuenciados. El DV fue estimado como la proporción de tiempo en vuelo en ambos sexos y fue evaluado mediante modelos lineales generales mixtos. Adicionalmente, realizamos un análisis de asociación genotipo-fenotipo. Nuestros resultados muestran que los factores genéticos (línea y línea x sexo) contribuyen significativamente a la variación del carácter (38% de la varianza). Así mismo, se detectó que el DV exhibe dimorfismo sexual, ya que las hembras presentaron en promedio mayor tiempo de vuelo que los machos. El estudio de asociación genotipo-fenotipo permitió identificar 75 polimorfismos genéticos distribuidos en los cromosomas X, 2 y 3. Solamente un polimorfismo, localizado en el Cromosoma 2L sitio 19905252, afectó la variación de DV en ambos sexos. Por otra parte, ambos sexos presentaron aproximadamente la misma proporción de polimorfismos sexo-específicos concordante con el dimorfismo sexual previamente detectado. Finalmente, identificamos 40 genes candidatos involucrados en la variación del DV, habiéndose detectado más de un polimorfismo genético para nueve de ellos (CG6619, if, CG40006, GEFmeso, Prp19, Abd-B, CG30116, AdoR y CG13295). Estos resultados sugieren que la arquitectura genética del DV es sexo-específica.