La ciudad es un ecosistema artificial que tiene su propio metabolismo, entendido como la suma total de procesos socioeconómicos de consumo de recursos y generación de residuos que ocurren a través de la apropiación, transformación, circulación, secreción, emisiones y uso de los recursos propios y del entorno. El metabolismo urbano puede ser analizado en su conjunto o sobre un material específico, como el agua, por ejemplo. Al respecto, este trabajo de grado tiene como objetivo, caracterizar el metabolismo urbano del agua potable del sector residencial, analizando el caso Cartagena de Indias, Colombia. La metodología utilizada es la estimación econométrica (Identificación de variables, construcción de indicadores, correlaciones entre variables) de un modelo probabilístico de ecuaciones simultáneas en dos etapas (MCO2E) sobre consumo de agua del sector residencial y aguas servidas, utilizando fuentes oficiales de información estadística del año 2004 al 2014. El caso de estudio aplicado muestra el funcionamiento de la metodología, evidenciando que el consumo como INPUT del metabolismo urbano del agua potable, en la ciudad de Cartagena, está afectado de forma directa por los ingresos de los hogares y en forma inversa e inelástica por la precipitación y la variación en las tarifas cobradas. Por su parte, las aguas residuales constituyen el OUTPUT del proceso metabólico urbano del agua potable; en Cartagena, están afectadas en forma directa, principalmente, por el consumo de agua del sector residencial, seguida del consumo en el sector comercio y la densidad poblacional urbana.