El artículo presenta una investigación de tipo aplicada con enfoque metodológico y analítico, orientada al desarrollo de un marco de apoyo a la toma de decisiones en la gestión de residuos nucleares mediante análisis multicriterio (MCDA). El estudio propone un modelo estructurado que integra criterios técnicos, económicos, ambientales y sociales, incorporando además las percepciones de expertos y actores involucrados en el proceso decisional. A través de un caso hipotético, se evalúan y comparan tres alternativas de gestión: almacenamiento temporal, disposición en repositorio nacional y disposición en repositorio multinacional. La metodología incluye la estructuración del problema, definición de jerarquías de objetivos, modelación de indicadores de desempeño y análisis de sensibilidad para evaluar la robustez de los resultados. Los hallazgos evidencian que el enfoque MCDA permite jerarquizar opciones bajo condiciones de incertidumbre y conflicto entre criterios. Se concluye que el modelo propuesto constituye una herramienta eficaz para apoyar decisiones estratégicas, facilitando procesos participativos, transparentes y basados en criterios múltiples en la gestión sostenible de residuos nucleares.