A construção de novos edifícios, infraestruturas e a reabilitação deve reger-se pelos princípios de desenvolvimento sustentável. A reabilitação de edifícios pode contribuir para uma melhoria do desempenho ambiental das cidade e da qualidade de vida dos seus cidadãos. O presente trabalho tem como finalidade otimizar, sob o ponto de vista de eficiência energética e sustentabilidade, a solução de reabilitação a aplicar na cobertura de um caso de estudo. Para a avaliação do nível de sustentabilidade de diferentes soluções de reabilitação da envolvente vertical exterior dos edifícios, isto é do seu nível de desempenho global baseado em indicadores ambientais, sociais e económicos, será utilizada a Metodologia de Avaliação Relativa da Sustentabilidade de Soluções Construtivas (MARS-SC). Os resultados obtidos neste estudo resultam da aplicação da referida metodologia a um caso de estudo. A aplicação a um caso de estudo, correspondente a um edifício unifamiliar convencional em Portugal, permitiu avaliar a influência da solução de reabilitação nos impactes ambientais incorporados, no consumo de energia e nos custos de operação.