La gestión del recurso hídrico es prioritaria en la agenda de la Organización de las Naciones Unidas. Tres vectores son esenciales, cantidad, calidad y escenarios del cambio climático en el recurso hídrico. En la región centro de Tamaulipas, México, destaca la red fluvial de la cuenca del río Soto la Marina, con los ríos Corona, Purificación y Pilón, como principales tributarios. En esta región existen importantes volúmenes de aguas residuales y otros vertimientos que ponen en riesgo las condiciones del sistema hídrico, particularmente de la presa Vicente Guerrero. El objetivo de este trabajo fue desarrollar un modelo hidrológico de disponibilidad y calidad del agua de la cuenca del río Soto la Marina (CRSLM) que considere el cambio climático mediante la regionalización de dos modelos de circulación global, los cuales son los más cercanos a la latitud en que se encuentra la cuenca (GFDL-CM3 y HAGDGEM2-ES), usando dos vías de concentración representativas (RCP): 4.5 y 8.5 con proyección al año 2100, con el propósito de analizar el comportamiento de la cuenca, a efecto de simular la vulnerabilidad hídrica. Se evaluó la calidad del sistema espacio-temporal: avenidas y sequías, mediante la determinación de demanda bioquímica de oxígeno, demanda química de oxígeno y oxígeno disuelto, además de temperatura, en 15 sitios de la cuenca del río Soto la Marina, con modelado del abatimiento del oxígeno disuelto. Se elaboraron vectores de hidrología, monitoreo y calidad del agua. Las concentraciones de los contaminantes valorados presentaron un incremento en la presa Vicente Guerrero, aunque su comportamiento estacional fue más sensible en estiaje que en avenidas. En las simulaciones con el modelo construido WEAP con escenarios de cambio climático se predijeron resultados más conservadores en período de estiaje que en época de avenidas, siendo el RCP 4.5 W/m2 para el modelo el GFDL-CM3 la proyección más adversa.