En este trabajo se presenta una metodología de optimización enfocada en los parámetros del nivel de aislamiento eléctrico y la resistencia de puesta a tierra para cada una de las estructuras en líneas de transmisión con relación a su desempeño ante descargas eléctricas atmosféricas. Inicialmente, se determinan los criterios de optimización técnicos y económicos de los parámetros en estudio como punto de partida de la metodología de optimización. Posteriormente, se determina el desempeño de las líneas de transmisión con relación a las fallas provocadas por descargas eléctricas atmosféricas considerando las variaciones topológicas y ambientales a lo largo de su recorrido a partir de una metodología de simulación basada en modelos matemáticos. Estos modelos incluyen, una rutina basada en el método de Monte Carlo para la generación de los puntos de impacto y los parámetros de las descargas, el modelo electrogeométrico para su clasificación como impactos directos y el programa ATP/EMTP para el cálculo de las sobretensiones generadas, entre otros. Con base en estos aspectos, se formula rigurosamente el problema de optimización con su respectiva simplificación y con base en esta formulación se seleccionan, proponen e implementan los métodos de optimización de Nelder-Mead modificado y heurístico a incluir en la metodología de optimización. Finalmente, se estudian una serie de casos con el fin de validar cada uno de los elementos utilizados en la metodología de optimización propuesta y la metodología por completo. Con base en lo anterior, se demuestra que la metodología de optimización propuesta obtiene resultados válidos en términos de la reducción de costos computacionales y económicos de las soluciones generadas.