O armazenamento de água de uma bacia de drenagem determina a sua segurança hídrica. A quantidade de água retida na bacia pode ser medida por meio do cálculo do balanço hídrico, definido pelas entradas de água subtraídas das saídas. As medidas hídricas de entrada e saída em uma bacia de drenagem são onerosas, o que torna o uso de dados de sensoriamento remoto uma ferramenta de grande impacto socioeconômico para fins de gestão. Somado a isto, tem-se que estudos de disponibilidade hídrica com sensores orbitais são relativamente escassos para a Bacia do Alto Paraguai (BAP). Dessa forma, a partir do processamento de dados de precipitação do Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) e de evapotranspiração do MODIS Global Evapotranspiration Project (MOD16), o presente trabalho traz uma estimativa do balanço hídrico da BAP com sensores orbitais. Os resultados indicam que a BAP apresentou um superávit hídrico anual entre 2000 e 2014, muito embora os parâmetros hídricos anuais sejam pouco correlacionados. No entanto, parece haver fenômenos atmosféricos-climáticos que maximizam a correlação entre os parâmetros hidrológicos e a anomalia de temperatura com atrasos de 2 a 5 anos, presumivelmente via teleconexões climáticas defasadas com QBO e ENSO. Embora o balanço realizado mostre um excedente hídrico na bacia, esta condição pode estar se alterando devido às mudanças climáticas globais.