El cambio climático es uno de los problemas globales más apremiantes del siglo veintiuno. Este fenómeno tiene un impacto cada vez más severo en los recursos hídricos y la producción de cultivos. El objetivo principal de este estudio es evaluar el impacto del cambio climático en los recursos hídricos, la producción de cultivos y la sostenibilidad agrícola en un entorno árido en Irán. Para ello, el estudio construye un nuevo modelo integrado de clima-hidrológico-económico para evaluar el impacto del cambio climático futuro en los recursos hídricos y la producción de cultivos. Además, la sostenibilidad agrícola se evalúa utilizando la técnica de toma de decisiones multicriterio (MCDM) en el contexto del cambio climático. Los hallazgos sobre la predicción de variables climáticas muestran que se espera que las temperaturas mínimas y máximas aumenten aproximadamente un 5,88% y un 6,05%, respectivamente, mientras que la precipitación disminuiría aproximadamente un 30,68%. Los resultados de la investigación revelan que la disponibilidad de agua disminuirá aproximadamente un 13,79-15,45% bajo diferentes escenarios climáticos. Además, los hallazgos muestran que en la mayoría de los casos la producción de cultivos se reducirá en respuesta a los escenarios climáticos, de manera que el trigo de secano experimentará la mayor disminución (aproximadamente un 59,95%). Los resultados del modelo MCDM muestran que el cambio climático puede tener efectos adversos en los aspectos económicos y ambientales y, en consecuencia, en la sostenibilidad del sistema agrícola del área de estudio. Nuestros hallazgos pueden informar a los responsables de políticas sobre estrategias efectivas para mitigar las consecuencias del cambio climático en los recursos hídricos y la producción agrícola en regiones secas.