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Una revisión reciente de los cuises del género Microcavia demostró que la especie conocida como Microcavia australis era un complejo formado por al menos tres taxones: M. australis s.s., que se distribuye desde el oeste de Mendoza y sur de Buenos Aires hasta Santa Cruz y el sur de Chile, M. maenas, que se extiende desde Salta, por el oeste, hasta el centro-norte de Mendoza, Córdoba y San Luis, y M. jayat, endémica del Chaco Seco de Santiago del Estero. En este trabajo evaluamos los patrones de variación morfológica en los cráneos de M. australis y M. maenas en todo su rango de distribución y su relación con variables ambientales. Se examinaron 180 especímenes correspondientes a M. australis (N = 78) y a M. maenas (N = 102). Se tomaron 16 medidas craneanas y se relevaron las variables climáticas, topográficas y geográficas para cada localidad de colecta. Los datos fueron analizados a partir de Modelos Aditivos Generalizados, considerando el tamaño del cráneo y el largo de la serie molar. Los resultados demostraron que los cambios de tamaño en el cráneo presentaron una estructura espacial más fuerte en M. australis (R2= 0,30) que en M. maenas (R2= 0,20). En M. australis, además, el largo de la serie molar se relacionó con el tamaño del cráneo, mientras que en M. maenas esta relación fue menos acusada. En el caso de M. australis (que ocupa un gradiente latitudinal mayor y con extremos climáticos más marcados) ambas variables se vincularon significativamente con las variables climáticas consideradas, no así en el caso de M. maenas (que habita en un ambiente con extremos climáticos menos marcados).