Las especies de pimientos han sido descritas como altamente sensibles al cambio climático. Aquí discutimos la variabilidad de las respuestas agromorfológicas y fitoquímicas de los cultivares de pimientos en el contexto de los cambios climáticos en curso durante siete etapas de madurez, incluido el estrés por calor. Los efectos e interacciones se calcularon para determinar la fuente de variación de acuerdo con la temperatura creciente. El contenido de capsaicina (CAP), los niveles totales de fenoles (TPC) y flavonoides (TFC) y la actividad antioxidante (AA) también se determinaron en diferentes momentos de cosecha (a los 10, 25, 40, 55, 70, 85 y 100 días después de la antesis, DAA). Los datos agromorfológicos mostraron que la mayor variación se registró en las características de la fruta en comparación con las flores y las plantas. En particular, la forma del margen del cáliz, la constricción anular del cáliz, la forma de la fruta en el extremo de la flor y el tamaño de la fruta tuvieron un impacto significativo en la diversidad morfológica entre los accesos. Los niveles de compuestos bioactivos y la actividad antioxidante dependieron del genotipo y del momento de la cosecha. TPC y AA aumentaron a los 100 DAA, mientras que los TFC se detectaron en gran medida en la cosecha temprana. El análisis de componentes principales (PCA) nos permitió separar tres grupos con rasgos bioquímicos bien definidos. En particular, independientemente del momento de la cosecha, los accesos Baklouti Chébika, Baklouti Sbikha y Chaabani presentaron niveles más altos de TPC, TFC y AA independientemente del momento de la cosecha considerado. En conclusión, se observó una alta variabilidad genética dentro del germoplasma de pimiento analizado, lo que sugiere la necesidad de considerar tanto los rasgos agromorfológicos como bioquímicos para los programas de mejora del pimiento. La investigación actual se realizó para facilitar un mejor manejo bajo condiciones de alto estrés debido al calentamiento global.