La defoliación es un trastorno fisiológico que ha causado pérdidas en plantaciones de eucalipto. Pensando que el estrés hídrico es uno de los desencadenantes del trastorno fisiológico y con el objetivo de identificar tempranamente genotipos tolerantes, evaluamos plántulas de cuatro clones comerciales con comportamientos divergentes en condiciones de campo. Las plántulas se cultivaron en un invernadero donde las condiciones de sequía se proporcionaron mediante la aplicación de soluciones de polietilenglicol 6000 a 100 y 300 g L. Después de los tratamientos de déficit hídrico, se realizaron análisis morfológicos, fisiológicos, nutricionales y metabólicos. SuzT mantuvo la fijación de carbono y la eficiencia instantánea en el uso del agua, incluso bajo déficit hídrico, mientras sostenía el crecimiento. Esto resultó en una mayor área foliar y masa seca total en SuzT. A pesar de una mayor tasa fotosintética, SuzS exhibió una acumulación de biomasa seca reducida, lo que implica un uso menos eficiente del carbono. SuzT reveló un mayor nivel de calcio que apoya la estructura celular y la homeostasis e indica una mayor capacidad para gestionar recursos específicos y sobrevivir bajo déficit hídrico. SuzT sufrió una reducción en algunos aminoácidos libres; sin embargo, no hubo una variación significativa en el contenido total de aminoácidos. Los análisis de componentes principales y de conglomerados indicaron que los genotipos SuzMT y SuzTP se comportan de manera similar a SuzT bajo déficit hídrico, mientras que SuzS se agrupó de manera aislada. Nuestros resultados respaldan que existen tendencias comunes en las respuestas al déficit hídrico para genotipos de eucalipto contrastantes. No se descarta la existencia de otras estrategias para hacer frente a la resistencia al déficit hídrico y deben ser evaluadas más a fondo.