Este trabalho apresenta as análises de impactos e vulnerabilidades frente às mudanças climáticas na segurança hídrica que subsidiaram os estudos da componente de Impactos, Vulnerabilidade e Adaptação (IVA) à mudança do clima, integrante da Quarta Comunicação Nacional (4CN) do Brasil à Convenção do Clima. Analisamos as vulnerabilidades da segurança hídrica a partir das dimensões de disponibilidade, acessibilidade, seguridade e governança. Os estudos de cenários de clima futuro indicam que os atuais impactos e vulnerabilidades na segurança hídrica serão aumentados. Os territórios atualmente marcados pela alta concentração populacional e de intenso uso múltiplo da água, tais como os presentes nos biomas da Caatinga, Cerrado e Mata Atlântica são os que apresentaram redução da disponibilidade hídrica nos diferentes cenários de aquecimento. Os cenários de aquecimento indicam a vulnerabilidade de tais biomas em relação à oferta e demanda de água. Embora sejam vulnerabilidades em todos os biomas brasileiros, a ocorrência de inundações e a baixa qualidade da água nos centros metropolitanos são mais presentes na Amazônia, Mata Atlântica e Caatinga A baixa acessibilidade à água potável e ao esgotamento sanitário são também vulnerabilidades marcantes. A universalização dos serviços de água e esgoto no nível municipal é questão de saúde pública, urgente e considerada uma ação necessária e independente das incertezas dos cenários climáticos. A ausência de informações de qualidade de água nas regiões mais distantes dos centros urbanos, em especial nos biomas Amazônia, Caatinga e Cerrado, dificulta o diagnóstico dos focos de poluição difusa em áreas com expressiva produção agropecuária. A legislação brasileira é avançada e enfatiza a descentralização da gestão hídrica. Porém, a ausência dos instrumentos básicos de gestão hídrica, tais como os planos de recursos hídricos estaduais e de bacias hidrográficas, em algumas regiões do país, é um entrave para que a lei das águas seja cumprida, em especial na Amazônia. A capacidade institucional se apresentou frágil e de abrangência limitada à proximidade de centros urbanos maiores. A universalização dos serviços de água e esgoto, o aumento da capacidade institucional e a ampliação dos sistemas de monitoramento para diagnóstico de maior precisão na escala municipal são pontos relevantes para aprimorar a segurança hídrica no país. A avaliação da efetividade da governança assim como o diagnóstico de lacunas e oportunidades frente aos eventos extremos também contribuem para evitar as crises hídricas, enchentes e inundações recorrentes.