El aumento de la temperatura atmosférica puede reducir significativamente la productividad global de trigo; a pesar de una creciente demanda de suministros de grano de trigo. El desarrollo de genotipos con un rendimiento superior bajo climas calurosos actuales y futuros es un desafío clave para los mejoradores de trigo. Las herramientas multidimensionales han apoyado a los mejoradores de plantas en aumentar la tasa de estabilidad genética de índices agrofisiológicos que influyen en la productividad del trigo. Utilizamos 25 índices agrofisiológicos para clasificar 20 genotipos de trigo pan por su tolerancia al estrés por calor. Se utilizaron índices agrofisiológicos y análisis multidimensionales para identificar diferencias genéticas y fenotípicas, combinando estos análisis para alcanzar criterios de selección precisos y creíbles. Los 25 índices estudiados reflejaron altas variaciones genéticas y ambientales. Utilizamos 16 índices, que han reunido alta heredabilidad y ganancia genética como indicadores para seleccionar genotipos tolerantes al calor. Basándonos en los siete índices integrales principales de (valor D), los genotipos de trigo se clasificaron en tres genotipos altamente tolerantes al calor, cuatro tolerantes al calor, seis moderadamente tolerantes al calor, cinco sensibles al calor y dos genotipos altamente sensibles al calor. Basándonos en cuatro índices críticos [rendimiento de grano (GY), duración de llenado de grano (GFD), longitud de espiga (SL) y temperatura del dosel (CT)] obtenidos de regresión lineal múltiple paso a paso (SMLR), los genotipos se agruparon en cuatro genotipos altamente tolerantes al calor, seis tolerantes al calor, dos moderadamente tolerantes al calor, cuatro sensibles al calor y cuatro genotipos altamente sensibles al calor. La clasificación del valor D y las distancias de SMLR estaban significativamente correlacionadas según la prueba de Mantel, con una coincidencia perfecta en nueve genotipos. SMLR indicó que se estableció una ecuación matemática para la evaluación de la tolerancia al calor del trigo: GY = 0.670 + 0.504 x GFD + 0.334 x SL - 0.466 x CT (R = 0.739; precisión promedio de predicción del 94.12%). La clasificación de genotipos de trigo para la tolerancia al calor basada en SMLR fue verificada mediante análisis discriminante, que mostró que la clasificación previa y posterior era idéntica en dieciocho genotipos. La validación cruzada mostró que la clasificación previa y posterior era idéntica en trece genotipos. Basándonos en este estudio, podemos recomendar nuevas líneas de trigo tolerantes (DHL25, DHL05, DHL23 y DHL08) y la variedad Pavone-76 como una fuente genética prometedora para programas de mejoramiento de trigo tolerantes al calor.