Las aguas de los ríos Pucuhuayco y Zham-Zham, que atraviesan la ciudad de Cañar en la zona sur del callejón interandino ecuatoriano, son esenciales para el suministro doméstico, el riego agrícola y la producción ganadera en las zonas altas y bajas del cantón. Por ello, la calidad de estas aguas es crucial. Este estudio empleó técnicas estadísticas multivariadas e índices de calidad del agua para evaluar diversos factores que deterioran gradualmente la calidad del agua en estos ríos. Se monitorearon 22 parámetros fisicoquímicos y 49 especies de macroinvertebrados en cinco puntos de muestreo a lo largo de ambos ríos, durante las estaciones de invierno y verano entre 2019 y 2021. La mayoría de los parámetros mostraron variaciones espaciales significativas, indicando la influencia de actividades humanas. Además, todos los parámetros presentaron diferencias estacionales importantes debido a la alta variabilidad de los indicadores fisicoquímicos y microbiológicos. Los valores medios del Índice de Calidad del Agua (ICA) variaron de 78,67 (buena) a 33,02 (mala) en el río Pucuhuayco y de 80,01 (buena) a 33,02 (mala) en el río Zham-Zham. Similares variaciones se observaron en los indicadores BMWP/Col y EPT en ambos ríos. El Análisis Multivariado, mediante el Análisis de Componentes Principales (ACP) y el Análisis de Correspondencia Canónica (ACC), clasificó los cinco sitios de muestreo de cada río en tres grupos: puntos de buena calidad, regular calidad y mala calidad del agua. Se determinó que el oxígeno disuelto, el pH, la conductividad, la turbidez, las sales disueltas, las sustancias nitrogenadas y fosfatadas, y la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) están interrelacionadas y son responsables de las variaciones estacionales y la diversidad y abundancia de macroinvertebrados en cada punto de muestreo. Los resultados del Análisis Multivariado mostraron una estrecha relación con los valores obtenidos mediante métodos tradicionales de análisis de calidad del agua como el ICA, BMWP/Col y EPT. Se concluye que el uso de herramientas de Análisis Multivariado en el estudio de la calidad del agua puede ser más eficiente y económico, permitiendo generar un nuevo conjunto de variables no correlacionadas y un número menor de puntos de muestreo, lo que facilita el diseño de estrategias de seguimiento y control comunitario. Palabras clave: Análisis multivariado, propiedades fisicoquímicas y microbiológicas, macroinvertebrados, calidad del agua