Esta pesquisa tem como objetivo investigar como estratégias metacognitivas agem sobre as ações dos alunos em atividades de modelagem matemática. Para compor os dados empíricos da pesquisa foram desenvolvidas atividade de modelagem em uma turma do 4º ano de Licenciatura em Matemática na disciplina de Modelagem Matemática na Perspectiva da Educação Matemática. A metodologia de pesquisa qualitativa orienta o desenvolvimento da pesquisa, a coleta de dados e o encaminhamento das análises. No desenvolvimento das atividades de modelagem, as estratégias metacognitivas são identificadas com o auxílio de um instrumento que foi construído considerando aspectos indicadores dessas estratégias. Os registros escritos, gravações das aulas e questionários compõem o material de coleta de dados. A análise dos dados tem como suporte a metodologia que considera as estratégias metacognitivas em atividades de modelagem e as práticas discursivas dos alunos envolvidos em atividades de modelagem matemática. As práticas discursivas são elucidadas mediante ferramentas analíticas como árvore de associação de ideias e linhas narrativas. Dessas análises é possível identificar desdobramentos para o desenvolvimento das atividades de modelagem matemática decorrentes das estratégias metacognitivas dos alunos. A pesquisa empírica empreendida possibilita a organização de uma taxonomia para a metacognição em atividades de modelagem matemática. Essa taxonomia elucida que os táxons que se destacam do uso de estratégias metacognitivas são: tomada de decisão, julgamento reflexivo, reflexão intencional, experiência social, coesão matemática e pensamento sistêmico. Neste sentido, a pesquisa avança relativamente ao que já se tem reconhecido na área de Modelagem Matemática sobre a metacognição em atividades de modelagem matemática e indica a relevância das estratégias metacognitivas para a performance dos alunos em atividades de modelagem matemática ao mesmo tempo em que sinaliza o potencial dessas atividades para a mobilização dessas estratégias.