-We present a quantitative analysis of sexual dimorphism in the skull of Arctocephalus australis assessed by traditional and geometric morphometrics. Differences in size and shape of skulls of 386 adult males and females of A. australis from Uruguayan and Peruvian populations were analyzed using 15 linear measurements. These differences were also investigated applying geometric morphometrics techniques to two-dimensional images of 346 skulls in dorsal, ventral and lateral views. Results of traditional and geometric morphometrics revealed pronounced sexual dimorphism in size and shape of the skull for both populations of A. australis. Males are always larger than females, and differences in shape are concentrated mainly in the rostral region. Sexual dimorphism is more accentuated in the Uruguayan population. Differences in size and shape of the skulls between males and females of A. australis can be related to sexual selection, mating system and life history. In A. australis, as well as in other polygynous species, the selective pressures can favor the development of traits that enhance fighting ability in males, such as larger canines, increased rostral and mastoid widths and increased overall body size.Resumo -Apresentamos uma análise quantitativa do dimorfismo sexual craniano de A. australis através de técnicas de morfometria tradicional e geométrica. Diferenças no tamanho e na forma dos crânios de machos e fêmeas de 386 espécimes adultos de A. australis das populações do Uruguai e Peru foram analisadas através de 15 medidas lineares. Estas diferenças também foram investigadas através das técnicas de morfometria geométrica aplicadas a imagens bidimensionais de 346 crânios nas posições dorsal, ventral e lateral. Os resultados tanto da morfometria tradicional quanto da geométrica indicaram a existência de um pronunciado dimorfismo sexual no tamanho e na forma dos crânios de A. australis de ambas as populações. Os crânios dos machos são sempre maiores do que os das fêmeas, e as diferenças na forma estão concentradas principalmente na região rostral. O dimorfismo sexual é mais acentuado na população do Uruguai. As diferenças na forma e no tamanho do crânio entre machos e fêmeas de A. australis podem estar associadas à seleção sexual, sistemas reprodutivos e a história de vida. Em A. australis, assim como em outras espécies poligínicas, as pressões seletivas podem favorecer o desenvolvimento de caracteres que aprimoram as habilidades de luta nos machos, tais como dentes caninos maiores, aumento na largura do rostro e do mastóide, assim como um aumento geral do tamanho do corpo.