Objetivo: Desarrollar y validar internamente un modelo farmacocinético poblacional para doxorubicina y evaluar su capacidad predictiva en la personalización de su dosificación en pacientes oncológicos. Métodos: Las concentraciones plasmáticas de doxorubicina se determinaron en treinta y tres pacientes oncológicos, y se utilizó un modelo farmacocinético tricompartimental implementado en el programa NONMEN VI para determinar los parámetros farmacocinéticos. La identificabilidad de los parámetros se evaluó mediante bootstrap paramétrico, y la validación interna del modelo se realizó mediante bootstrap no-paramétrico, visual predictive check y numerical predictive check. La capacidad predictiva del modelo final se evaluó en términos de exactitud y precision de las concentraciones plasmáticas durante el primer y segundo ciclo de quimioterapia. Resultados: El aclaramiento de doxorubicina es de 58,8 l/h, con una variabilidad interpaciente del 29,2% y una variabilidad intrapaciente del 18,9%. El volumen de distribución estimado en estado estacionario es de 2.294 l, con unas variabilidades inter e intrapaciente del 7,3% y 26,1%, respectivamente. La validación interna confirma que el modelo farmacocinético poblacional resulta adecuado para describir la evolución temporal de las concentraciones plasmáticas de doxorubicina y su variabilidad en la población de estudio. La exactitud y la precisión de la predicción a posteriori de las concentraciones plasmáticas de doxorubicina mejoran un 63% y un 41% respecto a la predicción a priori. Conclusión: El modelo bayesiano poblacional desarrollado caracteriza adecuadamente la evolución temporal de las concentraciones plasmáticas de doxorubicina en la población de estudio y puede utilizarse de forma exacta y precisa para optimizar las pautas posológicas de doxorubicina en pacientes oncológicos.