El río Itambi es uno de los principales afluentes del Lago San Pablo, se encuentra en la provincia Imbabura, cantón Otavalo, en un rango altitudinal de 2680 a 4600 m s.n.m. La agricultura y ganadería han ocasionado un aumento de la presión ambiental por el cambio de uso de suelo y pérdida de servicios ecosistémicos. En ese contexto, se analizaron los efectos del cambio del uso del suelo en el servicio ecosistémico de provisión hídrica en la microcuenca del río Itambi, para el periodo 2000-2014. Por ello, se estudió el cambio multitemporal la cobertura vegetal y el uso del suelo mediante las herramientas de SIG, se determinó la variación en la producción de caudales y posteriormente se aplicó regresiones lineales y regresiones geográficamente ponderadas para conocer la relación entre cambios de uso de suelo y variación de caudales. Indicando que la relación entre el cambio de cobertura vegetal y el cambio de caudales, fue que la dominancia de los cultivos, la reducción de áreas naturales y el aumento de las zonas urbanas incidieron en la disminución del caudal, presentando que este cambio se produjo de forma más significativa en las quebradas Cruz Huaycu, Santo Domingo y Avijo.