Le fleuve Ouémé (République du Bénin) subit une baisse de régime hydrique, en particulier de débit, depuis quelques décennies. Malgré cette situation, il est prévu la mise en œuvre de projets hydroélectriques et hydro-agricoles dans les années à venir. La présente étude analyse le comportement futur des différents paramètres climatiques, déterminants pour l’obtention de débit requis, afin de proposer des solutions pour sa gestion durable. Les données mensuelles de la pluviométrie et la température moyenne de 1955 à 2014 et l’évapotranspiration potentielle (ETP) de 1965 à 2014 ont été collectées sur trois sites représentatifs du bassin dudit fleuve : Bétérou, Savè, Kétou. L’analyse en séries chronologiques, plus précisément celle des tendances, a été utilisée, en première approche, pour décrire l’évolution des différents paramètres dans le temps. Les prévisions ont été ensuite effectuées, à l’aide du modèle Auto-Regressive Integrated Moving Average (ARIMA) sur les 25 années à venir. Les résultats obtenus révèlent une augmentation des températures à l’horizon 2040, de l’ordre de 1,9°C à Bétérou, 1,4°C à Savè et 0,8°C à Kétou. Le modèle a permis de prédire une baisse des précipitations annuelles moyennes sur la même période : 20,37 % à Bétérou; 7,01 % à Savè; 14,96 % à Kétou relativement à celle de la période 1955 - 2014. Les courbes d’ETP révèlent bien que les pertes d’eau annuelles deviennent plus importantes que les lames d’eau précipitées. Ces résultats montrent que la situation n’est pas identique en tous les points du bassin du fleuve. Subséquemment, pour une gestion durable, il faut tenir compte de la spécificité de chaque sous-zone.