El aumento de la temperatura del aire es una restricción importante para la productividad de los cultivos en el escenario actual de cambio climático. Los cultivos de arroz son conocidos por ser sensibles al estrés por alta temperatura (HT) en las etapas de antesis y post-antesis. La fotosíntesis es un proceso metabólico importante y se ve afectada por el estrés por HT. Se planificó un estudio en macetas para evaluar un conjunto de setenta y tres accesiones de arroz indio basadas en cambios en la tasa de fotosíntesis (Pn) y rasgos relacionados con el intercambio de gases bajo HT, y para caracterizar las accesiones de arroz contrastantes para rasgos componentes de tolerancia al estrés por HT. Todas las accesiones fueron cultivadas a temperatura ambiente (AT) hasta la etapa de embuchado y expuestas a HT utilizando cámaras controladas en la antesis y post-antesis. La exposición al HT llevó a una gran reducción (de hasta un 50%) en Pn, pero la conductancia estomática (g) y la tasa de transpiración (E) aumentaron significativamente en todas las accesiones de arroz. Basándose en la respuesta fotosintética bajo HT, se seleccionaron dos accesiones de arroz contrastantes (IRGC 135883, tolerante, e IRGC 127222, sensible) y se caracterizaron para tolerancia al HT, junto con un control NL-44. Entre ellas, Pn disminuyó marginalmente pero g y E mostraron aumentos significativos bajo HT en la accesión tolerante, mientras que la accesión sensible mostró una reducción de hasta un 50% en Pn y un aumento marginal en g y E. No se registraron cambios significativos en la fluorescencia de la clorofila (Fv/Fm) en ambos genotipos, pero la depresión de la temperatura del tejido (TTD) fue mayor en la accesión IRGC 135883 bajo HT. El contenido endógeno de ácido abscísico (ABA) aumentó bajo HT en la hoja bandera de ambas accesiones, y el mayor aumento se observó en la accesión sensible. Del mismo modo, la fertilidad de las espiguillas y el rendimiento de grano mostraron grandes reducciones en la accesión de arroz sensible bajo HT. Un aumento significativo en la concentración de ABA en las hojas de la accesión de arroz sensible podría estar afectando su g y capacidad de enfriamiento en un entorno de HT. Finalmente, el estudio concluye que las accesiones de arroz tolerantes pueden recomendarse como donantes y ser explotadas en futuros programas de mejoramiento de arroz para desarrollar genotipos de arroz resistentes al clima.