Na bacia do rio Vieira, norte de Minas Gerais, onde há o predomínio de três domínios hidrogeológicos (granular, fissural e cárstico-fissural), questões sobre ineficiência da gestão dos recursos hídricos, aliadas ao clima semiárido e escassez de estudos locais, agravam as condições de disponibilidade hídrica, principalmente na estiagem. O objetivo deste artigo foi aplicar e adaptar um método de delimitação de potencial hidrogeológico em uma região cárstica, associando dados geológicos e morfoestruturais com testes de bombeamento de poços profundos (capacidade específica, Q/s, e transmissividade, T), bem como geofísica e sensoriamento remoto. O método foi validado com a calibração dos pesos de mapas temáticos com valores de T e Q/s, indicando que as regiões potencialmente mais produtivas estão relacionadas a quatro fatores: 1) densidade de lineamentos (morfoestruturais e geofísicos) e de feições cársticas, nas direções principais NE-SW e NNE-SSW; 2) tipos de sistemas aquíferos locais (granular, fissural e cárstico-fissural); 3) baixas declividades e proximidades com drenagens; e 4) recarga. Em toda a área, é notável a distribuição espacial de poços com alta variabilidade de produtividade (Q/s variando de 0,01 a 60 m³/h/m e T variando de 10-5 a 10-3 m2/h), o que indica que o aquífero cárstico na região é anisotrópico e heterogêneo.