La quinoa (Willd.) se ha cultivado ampliamente como un cultivo comercial. Sin embargo, el mecanismo molecular por el cual responde al estrés por frío en la etapa de germinación de semillas sigue siendo en gran medida desconocido. En este estudio, realizamos un análisis transcriptómico comparativo entre la variedad tolerante al frío XCq y la variedad sensible al frío QCq en respuesta al estrés por frío. Se identificaron un total de 4552 y 4845 genes expresados diferencialmente en XCq y QCq tras el tratamiento de estrés por frío, respectivamente. El análisis de la vía de la Enciclopedia de Kyoto de Genes y Genomas (KEGG) demostró que la vía de señalización de la quinasa activada por mitógenos (MAPK) se identificó solo entre los DEGs regulados al alza en XCq. La expresión de los DEGs que codifican factores de transcripción, como AP2/ERF, bHLH, bZIP, MYB, ICEs y CORs relacionados con la respuesta al frío, fue mayor en XCq que en QCq en respuesta al estrés por frío. El análisis de red de coexpresión de genes ponderados (WGCNA) mostró que los DEGs agrupados en los módulos de coexpresión que se correlacionan positivamente con los factores de la variedad de quinoa y la temperatura estaban significativamente enriquecidos en la vía metabólica de fosforilación oxidativa. Además, los análisis fisicoquímicos mostraron que las actividades de la superóxido dismutasa y la peroxidasa, así como los contenidos de proteína soluble y azúcar, fueron significativamente mayores en XCq que en QCq. En resumen, la señalización MAPK y el metabolismo oxidativo fueron las vías clave en la quinoa ante el estrés por frío. Nuestros hallazgos revelaron que las actividades mejoradas de las enzimas antioxidantes alivian la peroxidación lipídica de las membranas y promueven la acumulación de sustancias de ajuste osmótico, lo que permite a las semillas resistir mejor el daño oxidativo bajo estrés por frío.