Los suelos están en el nexo de los ciclos atmosférico, geológico e hidrológico, proporcionando servicios ecosistémicos invaluables asociados con la provisión de agua. El papel vital e incalculable de la provisión de agua es una preocupación urgente dada la interconexión y la interdependencia de los desafíos de las crecientes poblaciones humanas, el aumento de las demandas agrícolas, el cambio climático y la escasez de agua dulce. Adaptar los sistemas de cultivo de lluvia templados para enfrentar los desafíos del siglo XXI requerirá avances considerables en nuestra comprensión de los procesos biofísicos interdependientes que rigen la dinámica del carbono y el agua del suelo. El carbono y el agua del suelo están inextricablemente vinculados, y las prácticas de manejo agrícola deben tener en cuenta esta complejidad si se desea mantener y mejorar la productividad de los cultivos. Dado el uso intensivo y generalizado de los suelos agrícolas en todo el mundo, es lógico que las prácticas de manejo de cultivos fácilmente adaptables puedan y deban desempeñar un papel central tanto en la gestión del carbono del suelo como en la gestión del agua. Esta revisión detalla los desafíos y oportunidades para utilizar la gestión de cultivos de cobertura para mejorar los stocks de carbono del suelo y la eficiencia en el uso del agua del suelo en sistemas de cultivo de lluvia. Una revisión del cuerpo actual de conocimiento muestra que los cultivos de cobertura pueden desempeñar un papel más destacado en la gestión del carbono y el agua del suelo; sin embargo, el uso más generalizado de los cultivos de cobertura puede verse obstaculizado por las inconsistencias de los datos experimentales que demuestran los efectos de los cultivos de cobertura en la retención de agua del suelo, así como por las inconsistencias en los efectos de los cultivos de cobertura que surgen de interacciones complejas entre el carbono del suelo, el agua y la gestión de la tierra. Aunque estas lagunas en nuestro conocimiento colectivo no son insignificantes, presentan oportunidades sustanciales para una mayor investigación tanto a escalas mecanicistas como de sistemas paisajísticos.