La sequía representa un riesgo ambiental significativo y puede afectar profundamente el crecimiento de los pastizales. Sin embargo, aún existe incertidumbre respecto al impacto preciso de los diferentes niveles de sequía en el crecimiento de los pastizales. Para abordar esta brecha, utilizamos varios indicadores clave, incluyendo el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI), el Índice de Vegetación Mejorado (EVI), la Fluorescencia de Clorofila Inducida por el Sol basada en el Observatorio Global de Carbono-2 (GOSIF) y la Productividad Primaria Bruta (GPP), junto con índices de sequía (el Índice de Evapotranspiración de Precipitación Estandarizado (SPEI) y la humedad del suelo (SM). Nuestro estudio tuvo como objetivo evaluar de manera integral la consistencia de los patrones espaciotemporales en la vegetación de pastizales y su capacidad de respuesta a diferentes niveles de sequía en la región de Mongolia Interior desde 2002 hasta 2020. Los resultados indicaron que el NDVI, EVI, GOSIF y GPP en la vegetación de pastizales en Mongolia Interior mostraron tendencias significativas de aumento desde 2002 hasta 2020. Específicamente, el NDVI, EVI, GOSIF y GPP mostraron patrones espaciales consistentes, con un 25.83%, 21.18%, 22.65% y 48.13% del área de pastizales mostrando aumentos significativos, respectivamente. Se seleccionaron eventos de sequía, descritos a través de SPEI y SM, desde junio de 2007 hasta septiembre de 2007 y desde junio de 2017 hasta julio de 2017 para evaluar la respuesta de la vegetación de pastizales a la sequía. Los eventos de sequía de 2007 y 2017 resultaron en reducciones en NDVI, EVI, GOSIF y GPP en relación con el promedio multianual (2002-2020). GOSIF mostró una respuesta más intensa a la sequía, sugiriendo que GOSIF puede reflejar mejor la inhibición del estrés hídrico en la fotosíntesis de los pastizales que NDVI y EVI para la sequía en 2007 y 2017. Las reducciones en NDVI, EVI, GOSIF y GPP en los pastizales aumentaron significativamente a través de diferentes niveles de sequía, con las reducciones más pronunciadas observadas durante sequías extremas. Durante los eventos de sequía severa y extrema, se observaron las reducciones más sustanciales en NDVI, EVI, GOSIF y GPP en la estepa templada (TS). Además, los efectos de los diferentes niveles de severidad de sequía dentro del mismo tipo de pastizal variaron, con las reducciones más significativas en NDVI, EVI, GOSIF y GPP observadas durante sequías extremas. Nuestros resultados proporcionan nuevas perspectivas para desarrollar e implementar estrategias efectivas para abordar la gestión del ciclo de carbono en pastizales y el cambio climático en Mongolia Interior.