El rendimiento de grano y la calidad composicional del maíz están interrelacionados y son altamente influenciados por factores ambientales como la temperatura, la precipitación total y el almacenamiento de agua en el suelo. Nuestro objetivo fue desarrollar un modelo de regresión para tener en cuenta esta relación entre el rendimiento de grano y las características de calidad composicional en una amplia región geográfica. Tres períodos clave de crecimiento se utilizaron para desarrollar algoritmos basados en la semana de emergencia, la semana de 50% de espigado y la semana de madurez que permitieron la recolección y modelado del efecto del clima y variables climáticas en la principal región de cultivo de maíz de los Estados Unidos. Se utilizaron análisis de componentes principales (PCA), modelos de regresión lineal paso a paso y análisis de agrupamiento jerárquico para evaluar la relación multivariada entre el clima, la calidad del grano y el rendimiento. Se encontraron dos PCAs que podían identificar una calidad composicional de grano superior como resultado de factores ambientales ideales en contraposición a condiciones de bajo rendimiento. Los niveles de proteína y aceite de grano superiores al promedio fueron favorecidos por una menor lixiviación de nitrógeno durante el crecimiento vegetativo temprano y temperaturas más altas durante la floración, mientras que concentraciones de aceite superiores a las de proteína resultaron de temperaturas más bajas durante la floración y el llenado de grano. La disponibilidad de agua durante la floración y el llenado de grano fue altamente explicativa del rendimiento de grano y la calidad composicional.