El calentamiento global es un problema serio, con impactos negativos significativos en la productividad agrícola. Para comprender mejor los mecanismos de adaptación anatómica de las plantas como respuestas al estrés térmico, se requiere un conocimiento básico mejorado. Esta investigación estudió las respuestas fisiológicas y anatómicas de Khao Dawk Mali 105 (KDML105) al estrés térmico artificial. Las semillas peladas fueron esterilizadas y cultivadas en medio Murashige y Skoog (MS), suplementado con 3 mg/L de ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) para la inducción de callos. Los cultivos se mantuvieron a 25 grados C y 35 grados C durante 4 semanas, mientras que el otro cultivo fue tratado con un choque térmico a 42 grados C durante 1 semana antes de una incubación adicional a 25 grados C durante 3 semanas. Los resultados revelaron que las temperaturas elevadas (35 grados C y 42 grados C) impactaron negativamente el crecimiento de las plántulas. La altura de la planta, la longitud de la raíz, el número de hojas por planta, el peso fresco y seco, la clorofila a, la clorofila b y el contenido total de clorofila disminuyeron después del tratamiento de estrés térmico, mientras que el malondialdehído (MDA) y el porcentaje de fuga de electrolitos aumentaron significativamente, en comparación con el control. El estrés térmico indujo acumulación de ROS, lo que llevó a la peroxidación lipídica y a la inestabilidad de la membrana. Los resultados del análisis de componentes principales (PCA) y del análisis de clúster jerárquico (HCA) también confirmaron correlaciones negativas entre MDA, fuga de electrolitos y otros parámetros. El contenido de MDA y la fuga de electrolitos son indicadores efectivos de estrés térmico en el arroz. Se estudiaron las respuestas anatómicas superficiales de las plántulas de arroz al estrés térmico, pero no se observaron alteraciones significativas, y el estrés térmico no tuvo efectos negativos significativos en los callos de KDML105. El tamaño y la masa de los callos aumentaron porque el estrés térmico estimuló la expresión génica que indujo la termotolerancia. Nuestros resultados proporcionan información útil para la mejora del arroz y los programas de tolerancia al estrés térmico para beneficiar la seguridad alimentaria global a largo plazo.