La producción lechera uruguaya es fundamental para el país y está bajo la lupa por los impactos ambientales que provoca. Los impactos son principalmente el resultado de prácticas de manejo ineficientes, que conducen al uso excesivo de nutrientes, principalmente nitrógeno y fósforo, ocasionando un flujo excedente al medio ambiente que afecta ríos, aguas subterráneas y suelo. En este contexto, esta tesis de maestría tuvo como objetivo generar nuevos conocimientos para informar al sector lechero uruguayo para lograr una producción más sostenible al comprender qué prácticas de manejo maximizan el uso eficiente de los nutrientes y reducen el daño ambiental. También tuvo como objetivo contribuir a la planificación estratégica del Gobierno uruguayo para lograr sistemas lecheros sustentables. La tesis implementó un enfoque multi metodológico para el estudio de caso de un establecimiento lechero típico uruguayo a través de la aplicación de Balances de Nutrientes y un Modelo Multiagentes llamado ¨Gestión de Nitrógeno y Fósforo¨ (NPM). Los resultados combinados de su aplicación demostraron que, junto con el uso de prácticas de manejo correctas, es posible ser más eficientes en el uso de nutrientes y, de esta manera, los sistemas de producción lechera pueden depender menos de los aportes externos de nutrientes. Los principales hallazgos indicaron que la fijación biológica de nitrógeno, las dietas pastoriles, la carga animal y la acumulación de fósforo en los suelos son variables de gestión clave que afectan la eficiencia de uso de los nutrientes y los impactos ambientales. Además, se llegó a la conclusión de que la presentación y el debate de resultados de la investigación en un enfoque de aprendizaje colectivo entre investigadores y productores mejora la comprensión de las prácticas respetuosas con el medio ambiente, así como las funciones esenciales como gestores sostenibles de recursos naturales finitos.