Dado que los cambios climáticos han causado restricciones de agua, el cártamo destaca como un cultivo alternativo debido a su adaptabilidad a suelos restrictivos y condiciones climáticas. Por lo tanto, este estudio tuvo como objetivo evaluar el rendimiento fisiológico y de producción de cuatro líneas de cártamo (IMA 02, IMA 04, IMA 14 e IMA 21) bajo dos regímenes de agua [sin deficiencia de agua - alrededor del 22% de contenido de humedad del suelo - 100% de capacidad de campo (FC); y con deficiencia de agua - 50% de FC]. Los regímenes de agua se impusieron durante 30 días durante la fase de floración, seguidos de rehidratación durante 20 días. La deficiencia de agua disminuyó el contenido relativo de agua, el potencial hídrico, los contenidos de pigmentos fotosintéticos, el rendimiento fotosintético, la máxima eficiencia cuántica variable y potencial de PSII, la tasa de transporte de electrones y el apagado fotoquímico. Por el contrario, aumentó la fuga de electrolitos, la eficiencia en el uso del agua y el apagado no fotoquímico. Las disminuciones en la eficiencia fotoquímica y el rendimiento fotosintético como función de la deficiencia de agua causaron reducciones en el número de capítulos, la masa de 100 granos y el índice de cosecha, con reducciones más significativas en IMA 02, que fue considerado susceptible a cambios en el agua del suelo. IMA 04, IMA 14 e IMA 21 fueron considerados tolerantes porque sus variables fisiológicas y componentes de rendimiento fueron menos afectados por la restricción de agua, y también mostraron recuperación después de la rehidratación en comparación con IMA 02. Por lo tanto, estas líneas pueden ser recomendadas para uso comercial, y los programas de mejoramiento del cártamo que buscan seleccionar genotipos superiores bajo condiciones de sequía.