El cambio en el uso y la cobertura del suelo (LULC) es uno de los principales contribuyentes al cambio hidrológico en las cuencas urbanas y puede influir potencialmente en el flujo de los ríos y el volumen de inundaciones. Comprender los impactos del cambio de LULC en los procesos hidrológicos urbanos es fundamental para una gestión efectiva del agua urbana y para minimizar los riesgos de inundaciones. En este contexto, este estudio tiene como objetivo determinar los impactos del cambio de LULC en la respuesta hidrológica en una cuenca en rápida transición para los años previstos de 2050 y 2080. Esta investigación emplea la técnica híbrida de clasificación del uso del suelo, el modelo de Autómatas Celulares-Markov (CA-Markov) para predecir los cambios en el uso del suelo, utilizando datos de uso del suelo de 2001, 2013 y 2021. Además, incorpora un modelo hidrológico calibrado y específico para eventos conocido como el Modelo de Gestión de Aguas Pluviales para Computadoras Personales (PCSWMM) para evaluar las alteraciones en las respuestas hidrológicas para eventos de tormenta de diversas magnitudes. Los hallazgos indican una transición de la cuenca hacia un paisaje urbanizado, reemplazando la anterior dominancia de áreas agrícolas y boscosas. El área urbana inicial, que constituye el 11.6% del área total en 2021, se expande para cubrir el 34.1% y el 44.2% del área total para 2050 y 2080, respectivamente. Debido a los cambios en LULC, hay aumentos en el caudal máximo del 5% y 6.8% y en el volumen de escorrentía del 8% y 13.3% para los años 2050 y 2080 para un evento de tormenta con un período de retorno de 100 años. Sin embargo, la magnitud de estos cambios se intensifica notablemente durante eventos de tormenta con períodos de retorno más bajos. Este impacto elevado se atribuye directamente a la rápida urbanización de la cuenca. Estos resultados subrayan la urgente necesidad de regular el cambio de LULC para preservar el equilibrio hidrológico.