El principal elemento para la evaluación de posibles riesgos asociados a florecimientos de cianobacterias tóxicas, es la identificación precisa de las especies. Durante el monitoreo de calidad del agua en el lago Santa María del Oro (Nayarit), en 2015 se detectó un florecimiento de cianobacterias. Así, el objetivo de este trabajo fue identificar las especies causantes del florecimiento mediante el enfoque polifásico. Durante 2015 se realizaron monitoreos mensuales donde se colectaron muestras superficiales de la biomasa del florecimiento. Las muestras se dividieron en dos: una parte se fijó con formol al 4% para el análisis morfológico y otra para el análisis filogenético (16S rRNA), en el cual, mediante micromanipulación con fibras naturales, se aislaron los morfotipos filamentosos y coloniales (50 mg c/u). Las cianobacterias formadoras del florecimiento fueron Microcystis aeruginosa y Limnoraphis robusta. Esta última presentó variaciones morfológicas durante el año. En primavera, el ancho del filamento y del tricoma de L. robusta disminuyó 50%, asemejándose a L. hieronymusii, mientras que el análisis filogenético mostró un clado monofilético de diferentes especies de Limnoraphis. Sin embargo, con ayuda de los datos ecológicos se dilucidó la morfología y la filogenia, identificando el morfotipo filamentoso como L. robusta. Por otro lado, a pesar del bajo porcentaje de bootstrap (71%) del clado conformado por especies de M. aeruginosa, no presentó discrepancias en las características morfológicas y ecológicas. De acuerdo con nuestros datos, es importante conocer los límites de las variaciones morfológicas de las poblaciones naturales, particularmente de las especies crípticas formadoras de florecimientos.