El agua de escorrentía urbana (AEU) es una fuente de contaminación difusa que está relacionada con fenómenos de inundación y erosión del suelo. Sin embargo, la escasez hídrica que prevalece en muchas zonas del mundo y del país la ha convertido en una fuente potencial de abastecimiento. Una de las tecnologías usadas para el tratamiento del AEU es la biorretención; sin embargo, a pesar de su activa implementación, se cuenta con poca información acerca de su desempeño, sobre todo para climas xéricos. Es por eso que el objetivo de este trabajo se enfocó en remover materia orgánica, nutrientes, metales y contaminantes microbiológicos de AEU mediante un sistema de biorretención piloto (SBp) diseñado para una zona semiárida (Pachuca, Hgo., México), con la finalidad de proponer estrategias de reúso del agua. El SBp se construyó con grava, gravilla, hidrogel y zeolita como materiales filtrantes y plantas suculentas como cobertura vegetal. Se colocó en la UAEH a la intemperie y sol directo. Mediante la cuantificación del volumen a la entrada y salida del sistema durante la época de estiaje ( de octubre 2014 a abril 2015), se realizó un balance hidráulico global que mostró la reducción del volumen alimentado de manera similar a lo típico reportado para estos sistemas (40% al 50%). Para medir la eficiencia de remoción de contaminantes del SBp, se realizó la simulación de cuatro lluvias de diseño con una precipitación de 3.9 mm (promedio histórico de un día de lluvia en época de estiaje) y un área de captación del 7%. Las primeras dos simulaciones se realizaron con AEU sintética (preparada con las especies químicas de interés y agua de la llave) y las últimas dos con AEU real (muestra compuesta tomada de dos drenes pluviales). Las simulaciones se realizaron con tiempos de retención hidráulica (TRH) de 2 y 24 horas para cada tipo de agua.