La batata (L.) Lam. es uno de los cultivos más ampliamente cultivados en el mundo, con una notable tolerancia al estrés, pero el estrés por sequía puede llevar a una disminución significativa en su rendimiento. Para revelar el mecanismo de respuesta de la batata al estrés por sequía, se llevaron a cabo investigaciones integradas de fisiología, transcriptómica y metabolómica en las hojas de dos variedades de batata, la tolerante a la sequía zhenghong23 (Z23) y una variedad más sensible, jinong432 (J432). Los resultados de los índices fisiológicos de sequía mostraron que las actividades de la peroxidasa (POD) y la superóxido dismutasa (SOD) de Z23 fueron 3.68 y 1.21 veces más altas que las de J432 bajo sequía severa, mientras que Z23 tenía una mayor capacidad antioxidante. El análisis de transcriptómica y metabolómica mostró la importancia del metabolismo de aminoácidos, el metabolismo respiratorio y los sistemas antioxidantes en la tolerancia a la sequía. En Z23, aminoácidos como la asparagina participaron en la producción de energía durante la sequía al proporcionar sustratos para el ciclo de ácido cítrico (ciclo del TCA) y la glucólisis (EMP). Una mayor capacidad de metabolismo respiratorio podría mantener mejor el nivel de suministro de energía bajo estrés por sequía. El estrés por sequía también activó la expresión de los genes que codifican enzimas antioxidantes y la biosíntesis de flavonoides como la rutina, lo que resultó en una mejor tolerancia a la sequía. Este estudio proporciona nuevas perspectivas sobre los mecanismos moleculares de la tolerancia a la sequía en la batata.