El desarrollo de las actividades socio-económicas representan un reto para garantizar la funcionalidad ecosistémica de cuencas hidrográficas nacionales porque la mayoría de éstas se fundamentan en la disponibilidad y variabilidad del recurso hídrico. La transformación del paisaje asociada a los factores antrópicos afecta de manera a veces desconocida el régimen hídrico. Por este motivo, en el presente estudio, a través de los análisis estadísticos hidrológicos y de teledetección de las coberturas vegetales, se analizó la incidencia del cambio de las coberturas vegetales y de precipitaciones sobre la capacidad de regulación del régimen hídrico de la cuenca del río Cuja, departamento de Cundinamarca, Colombia. Los resultados obtenidos arrojaron que la cuenca per se no tiene una buena capacidad de regulación hídrica, producto de suelos arcillosos con predominancia de terrenos erosionados y pastizales. El análisis multitemporal de las imágenes satelitales demostró que en las últimas décadas se han ampliado las coberturas antrópicas asociadas a áreas urbanas y cultivos, y se han desplazado las coberturas de pastos por suelos degradados. No obstante, las dinámicas de coberturas vegetales en la cuenca no logran incidir sobre el servicio de regulación hídrica con el nivel de significancia de 0,05. Adicionalmente, los proyectos de pago por servicios ambientales de tipo conservacionista en la cuenca representan el 0,45 % del área total de la cuenca, y su efecto sobre el servicio de regulación no es apreciable. Los resultados obtenidos no indican ausencia de una correlación, sino su insignificancia hasta el momento. Considerando la importancia de la integridad de cuencas hidrográficas y rol de coberturas vegetales en este aspecto, se resalta la importancia de monitoreo de coberturas vegetales conjunto con el incremento de los proyectos de pago por servicios ambientales de tipo restauración.