El arroz es un cereal importante y el estrés por sequía es un estrés abiótico crítico que influye negativamente en el rendimiento y la productividad del cultivo de arroz, especialmente en un escenario de cambio climático. Los objetivos de este estudio fueron evaluar los impactos del estrés por sequía en la productividad de granos y la eficiencia en el uso del agua de los cultivares de arroz, y evaluar la variabilidad genotípica entre los cultivares probados. Dos tratamientos de riego, incluido un control y estrés por sequía, se aplicaron a los experimentos durante 2018-2019 y 2019-2020. La evaluación estadística incluyó una comparación de medias, coeficientes de variación genotípicos y fenotípicos, análisis de sendero, evaluación de correlaciones, agrupamiento jerárquico de los cultivares probados y análisis de componentes principales. Los resultados indicaron que el estrés por sequía afectó negativamente la productividad de granos de los cultivares de arroz. La productividad de granos de los cultivares disminuyó, oscilando entre 21-45% y 21-52% en la primera y segunda temporada, respectivamente. De manera similar, la eficiencia en el uso del agua disminuyó significativamente, oscilando entre 7-53% y 21-55% durante la primera y la segunda temporada, respectivamente. La heredabilidad en sentido amplio para la productividad de granos difirió bajo el tratamiento de control y estrés por sequía, lo que indica que las posibilidades de transferencia de rasgos relacionados con la productividad de granos podrían verse afectadas durante la selección para la tolerancia al estrés. La evaluación de correlaciones indicó que la intensidad de asociación entre los parámetros evaluados fue mayor bajo el tratamiento de control. Se observó un efecto directo máximo por consumo de agua (1.76) bajo control, mientras que por eficiencia en el uso del agua (1.09) bajo el tratamiento de estrés por sequía en el análisis de sendero. Considerando la eficiencia en el uso del agua como un rasgo deseado para la selección en el análisis de sendero, se observó un efecto directo máximo por productividad de granos bajo el control (0.68) y bajo el tratamiento de sequía (0.88). Hom Pathum y Pathum Thani-1 fueron identificados como cultivares altamente tolerantes en el agrupamiento jerárquico y análisis de componentes principales. Se concluyó que los resultados obtenidos para la evaluación del estrés por sequía en la productividad de granos, eficiencia en el uso del agua y variabilidad genotípica entre estos cultivares podrían ser utilizados en programas de selección para la tolerancia al estrés y los cultivares tolerantes al estrés podrían ser utilizados para mantener la productividad de granos y reducir los impactos del cambio climático.