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La Patagonia argentina se considera un área clave para entender el clima en el Hemisferio Sur. Los análisis de las propiedades físicas, químicas y mineralógicas y de los restos de organismos preservados en el registro sedimentario se utilizan comúnmente para reconstruir ambientes pasados. En particular, los cambios en los ensambles de diatomeas recuperados del registro sedimentológico de un cuerpo de agua permiten identificar cambios ocurridos localmente. Realizar este tipo de estudios en lugares aislados y poco conocidos, como la Patagonia argentina, plantea grandes desafíos científicos y metodológicos. Estas investigaciones requieren un minucioso trabajo de identificación de las diatomeas que viven actualmente y las que vivieron en el pasado. La bibliografía existente para la región aún no es suficiente, por lo que suelen aparecer entre los organismos observados, uno o más taxones que no pueden ser asignados a especies ya descriptas. Esto conlleva un problema más, ya que al ser nuevos no se conocen sus requerimientos ecológicos y por lo tanto no se pueden hacer inferencias neo y paleo ambientales a partir de ellos. En este trabajo, se analizó la secuencia sedimentaria (testigo GEM15-2) recuperada de la laguna Gemelas Este (49º 23.1´S - 72º 53.9´O, en el piedemonte andino de la provincia argentina de Santa Cruz). Se analizaron 77 submuestras obtenidas a intervalos de 1 cm, que fueron procesadas según métodos estándar para el análisis de diatomeas. A lo largo de la secuencia estudiada, se identificaron 56 taxones infragenéricos pertenecientes a 27 géneros. Dieciséis especies tuvieron una abundancia mayor al 3% y solo una de ellas es posiblemente planctónica (Aulacoseira aff. alpigena); el resto fueron epifíticas y bentónicas. Tres de las diatomeas halladas en este testigo se proponen como nuevas para la ciencia.