As trilhas são caminhos que conectam paisagens e pessoas. Neste trabalho apresentamos uma proposta de sistematização metodológica para uma abordagem geossistêmica da geodiversidade em trilhas da Mata Atlântica, articulando suas bases com os princípios da geoética e da interpretação ambiental visando contribuir para o atingimento dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável da Agenda 2030. Estudos sobre a geodiversidade, em uma perspectiva geoética, apontam para a necessidade de uma mudança de comportamento e de atitudes responsáveis dos geocientistas para com o Sistema Terra. Neste contexto, a interpretação ambiental constitui estratégia fundamental para a comunicação com a sociedade. A proposta é apresentada com base em três estudos de caso no Estado do Rio de Janeiro (Brasil): Caminho Darwin na Serra da Tiririca, Travessia Petrópolis-Teresópolis e Transcarioca. A partir de vivências e pesquisas científicas desenvolvidas, em sintonia com demandas dos gestores e usuários de trilhas de cada território, o fomento do uso público em áreas protegidas se torna grande aliado para atividades de geoturismo e geoeducação, contribuindo para o desenvolvimento socioambiental responsável. As diferentes escalas territoriais envolvidas evidenciam desafio e relevância metodológica deste tipo de sistematização, com nova abordagem em trilhas, que se apresenta como estratégias para alcançar 14 ODS.