Como planta fotófila, el arroz es susceptible al estrés por baja luminosidad durante su crecimiento. La Cuenca de Sichuan es una zona típica de producción de arroz con baja luminosidad. En este estudio, se investigaron ocho variedades de arroz con diferentes tolerancias a la sombra desde 2021 hasta 2022. Se estudiaron la adaptabilidad fisiológica y las características de formación de rendimiento del arroz con respecto a las características fisiológicas fotosintéticas y las características de acumulación de materia seca, y se reveló el mecanismo de respuesta del arroz al estrés por baja luminosidad. Los resultados mostraron que el tratamiento de sombra aumentó significativamente los contenidos de clorofila a, clorofila b y clorofila total en las hojas del arroz sembrado directamente después de la espigación, y el contenido total de clorofila aumentó entre un 1.68 y un 29.70%. La actividad de la nitrato reductasa (NR) primero aumentó y luego disminuyó bajo cada tratamiento, y el tratamiento de sombra redujo la actividad de NR del arroz sembrado directamente. En comparación con el tratamiento de control, la actividad de la peroxidasa (POD) de cada variedad aumentó de 7 a 24 días después del tratamiento de sombra. La actividad de la transcetolasa (TK) en el arroz híbrido sembrado directamente aumentó bajo estrés por baja luminosidad. En comparación con el control, el tratamiento de sombra redujo significativamente la materia seca aérea, el número de granos por panícula y la tasa de cuajado de semillas del arroz sembrado directamente en la etapa de espigación completa y en la etapa de madurez, reduciendo así el rendimiento del arroz sembrado directamente entre un 26.10 y un 34.11%. Sin embargo, bajo el tratamiento de sombra, Zhenliangyou 2018 y Jingliangyou 534 mantuvieron un mayor contenido de clorofila y actividades enzimáticas relacionadas, acumularon más productos fotosintéticos y redujeron el rendimiento. En general, Zhenliangyou 2018 y Jingliangyou 534 aún tuvieron un rendimiento de 7.06-8.33 t·hm bajo baja luminosidad. Esto indica que Zhenliangyou 2018 y Jingliangyou 534 tienen mejor estabilidad y mayor tolerancia al estrés por baja luminosidad y un mayor potencial de rendimiento en áreas de baja luminosidad como Sichuan.