Socio-economic and environmental changes are well known causes of demographic collapse of agrarian cultures. The collapse of human societies is a complex phenomenon where historical and cultural dimensions play a key role, and they may interact with the environmental context. However, the importance of the interaction between socio-economic and climatic factors in explaining possible breakdowns in Native American societies has been poorly explored. The aim of this study is to test the role of socio-economic causes and rainfall variability in the collapse suffered by the Aymara people of the semiarid Andean region of Tarapaca during the period 1820-1970. Our motivation is to demonstrate that simple population dynamic models can be helpful in understanding the causes and relative importance of population changes in Andean agro-pastoral societies in responses to socio-environmental variability. Simple logistic models that combine the effects of external socioeconomic causes and past rainfall variability (inferred from Gross Domestic Product [GDP] and tree-rings, respectively) were quite accurate in predicting the sustained population decline of the Aymara people. Our results suggest that the depopulation in the semiarid Tarapaca province was caused by the interaction among external socio-economic pressures given by the economic growth of the lowlands and demands for labor coupled with a persistent decline in rainfall. This study constitutes an example of how applied ecological knowledge, in particular the application of the logistic equation and theories pertaining to nonlinear population dynamics and exogenous perturbations, can be used to better understand major demographic changes in human societies.Los cambios socioeconómicos y ambientales son causas bien conocidas del colapso demográfico de las culturas agrarias. El colapso de las sociedades humanas es un fenómeno complejo donde las dimensiones históricas y culturales juegan un papel clave y pueden interactuar con el contexto ambiental. Sin embargo, la importancia de la interacción entre los factores socioeconómicos y climáticos para explicar posibles rupturas en las sociedades nativas americanas ha sido poco explorada. El objetivo de este estudio es probar el papel de las causas socioeconómicas y la variabilidad de las precipitaciones en el colapso sufrido por el pueblo aymara de la región andina semiárida de Tarapacá durante el período 1820-1970. Nuestra motivación es demostrar que los modelos dinámicos de población simples pueden ser útiles para comprender las causas y la importancia relativa de los cambios de población en las sociedades agropastorales andinas en respuesta a la variabilidad socioambiental. Los modelos logísticos simples que combinan los efectos de las causas socioeconómicas externas y la variabilidad de las precipitaciones pasadas (inferidas del Producto Interno Bruto [PIB] y los anillos de los árboles, respectivamente) fueron bastante precisos para predecir la disminución sostenida de la población del pueblo aymara. Nuestros resultados sugieren que la despoblación en la provincia semiárida de Tarapacá fue causada por la interacción entre las presiones socioeconómicas externas dadas por el crecimiento económico de las tierras bajas y las demandas de mano de obra junto con una disminución persistente de las precipitaciones. Este estudio constituye un ejemplo de cómo el conocimiento ecológico aplicado, en particular la aplicación de la ecuación logística y las teorías relacionadas con la dinámica de población no lineal y las perturbaciones exógenas, pueden utilizarse para comprender mejor los principales cambios demográficos en las sociedades humanas.