Las cuencas de montaña son consideradas como los sistemas hidrológicos de mayor afectación por el cambio climático, estimándose impactos significativos en los recursos hídricos y las demandas de agua. Este estudio evalúa la respuesta hidrológica de una cuenca del altiplano peruano frente a cambios de los patrones de precipitación y temperatura. El conocer con anticipación el efecto del cambio climático sobre la oferta hídrica toma relevante importancia para la toma de decisiones en la planificación a corto, mediano y largo plazos del uso del agua y la gestión de los recursos hídricos. A partir de la implementación del Modelo Integrado de Cambio Climático y Recursos Hídricos (HydroBID) se evaluaron 30 escenarios climáticos que consideraron cambios en la precipitación entre -20 y +20 %, temperatura entre 0 y 6 °C, y combinaciones de éstos formulados según las proyecciones para el área de estudio disponibles en la literatura. Los resultados mostraron que por cada 10 % de incremento de la precipitación se produjo un aumento promedio de 23.4 % en el caudal; mientras que por cada 10 % de disminución de la precipitación se generó una reducción promedio del caudal de 16 %. Asimismo, se evidenció que por cada 1 °C de subida de la temperatura se generó en promedio un 5 % de reducción del caudal. Se determinó que la variación de las tasas de precipitación, temperatura y su interacción entre ellas generarían cambios en los caudales futuros, mostrando efectos en la variación temporal y espacial de la cuenca.