El melón amargo (L.) es un cultivo de vid importante de la familia Cucurbitaceae y es bien conocido por su alto valor nutricional y medicinal. Sin embargo, la variación genética sigue siendo en gran medida desconocida. En este estudio, se analizaron 96 genotipos diversos de melón amargo para el análisis de diversidad utilizando 10 características cuantitativas y 82 marcadores de repeticiones en secuencia simple (SSR). De los 82 SSR, 33 fueron polimórficos y el valor medio del contenido de información de polimorfismo (PIC) fue de 0.38. El marcador JY-003 reveló un valor máximo de PIC (0.81) y el número de alelos por locus varió de 2 a 7 (promedio 3.46). El valor de diversidad genética mostró la presencia de un nivel significativo de polimorfismo entre estos genotipos. El análisis de agrupamiento del método de grupos no ponderados (UPGMA) agrupó los genotipos en dos grupos principales, de los cuales el Grupo I comprendía principalmente genotipos de frutos pequeños y medianos de ambas variedades, mientras que el Grupo II incluía principalmente genotipos de frutos largos y extra-largos. Además, estos genotipos se dividieron en seis grupos distintos basados en el análisis de estructura poblacional. El análisis de diversidad basado en 10 características cuantitativas reveló que la precocidad y la alta capacidad de rendimiento fueron exhibidas por la línea predominantemente ginecoica DBGS-21-06, seguida de DBGS-48-00. El análisis de componentes principales (PCA) reveló que los dos primeros componentes exhibieron más del 50% de la variación genética total. El presente estudio descifró una mayor magnitud de diversidad agro-morfológica y genética en 96 genotipos de melón amargo. Por lo tanto, los genotipos específicos de rasgos identificados en este estudio podrían ser utilizados en programas de mejoramiento dirigidos hacia el desarrollo de cultivares y híbridos mejorados de melón amargo.