El garbanzo es un cultivo tolerante a la sequía y una fuente importante de proteínas, relevantes para sus efectos beneficiosos. El objetivo de este estudio fue evaluar la respuesta al manejo agronómico, incluido el suministro de agua y nitrógeno, de rasgos fisiológicos y agronómicos del cultivo en relación con la eficiencia en el uso del agua y la composición de proteínas del grano. Dos variedades, Pascià y Sultano, se cultivaron en dos sitios diferentes del sur de Italia bajo condiciones de secano e irrigadas, con y sin fertilización inicial de nitrógeno. La evaluación fisiológica del cultivo se realizó mediante fenotipado hiperespectral en floración y durante el llenado de grano. Se observaron aumentos en el rendimiento del grano y el tamaño del grano en relación con el suministro de agua para un uso de agua de hasta aproximadamente 400 mm. La eficiencia en el uso del agua aumentó con la fertilización inicial de nitrógeno, y Pascià mostró los valores más altos (4.8 kg mm). Las correlaciones más altas de los índices de vegetación con los rasgos agronómicos se observaron en la etapa de crecimiento posterior, especialmente para el índice de vegetación ajustado al suelo optimizado (OSAVI); además, la tasa de llenado de grano mostró una fuerte relación con el índice de reflectancia fotoquímica (PRI). Los factores experimentales principalmente influyeron en la composición de proteínas en lugar del contenido de proteínas. En particular, la fracción proteica de vicilina 7s mostró una correlación negativa con el rendimiento del grano y el uso del agua, mientras que la lectina mostró una respuesta opuesta. Ambas fracciones son de interés para la salud del consumidor debido a sus propiedades alergénicas y antinutricionales, respectivamente. Los datos del fenotipado espectral serán útiles para aplicaciones de agricultura digital, con el fin de evaluar el estado fisiológico del cultivo en los sistemas agrícolas modernos.