El presente trabajo se realizó en la Cuenca Hidrográfica del río Guamá, Pinar del Río, Cuba, con el objetivo de fundamentar un proyecto que permita la instrumentación de un modelo de gestión para el manejo agroecológico en la cuenca a través de indicadores de sostenibilidad. Asumiendo como estudio de caso la cooperativa de producción agrícola “José María Pérez”, siendo esta una entidad productiva representativa del área en estudio. Se establecieron las bases teórico-metodológicas para el manejo agroecológico en la cuenca hidrográfica y se determinó que la situación actual es poco favorable en cuanto al manejo agrícola, caracterizándose por una disminución de los rendimientos productivos, el incremento de la erosión de los suelos, así como insuficientes e inadecuadas prácticas agrícolas que garanticen un manejo sostenible de los recursos y la producción. Posteriormente se condujo la valoración del agroecosistema según el Marco para la Evaluación de Sistemas de Manejo de Recursos incorporando Indicadores de Sostenibilidad; el diagnóstico a la cooperativa arrojó que los sistemas productivos presentan un área entre una y diez hectáreas con predominio del cultivo del tabaco, la mano de obra en su mayoría es asalariada ya que existe poca integración familiar al sistema productivo, los ingresos provienen casi exclusivamente de la producción tabacalera y parte de la producción es dedicada al autoconsumo. Se establecieron 10 indicadores a partir de los puntos críticos detectados en las encuestas, entrevistas y talleres