El estrés por calor como un estrés abiótico afecta significativamente la productividad sostenible del trigo (L.). Para determinar la tolerancia de los genotipos al estrés por calor, se debe utilizar un enfoque integral que integre análisis simultáneos de fenotipado y genotipado. El objetivo de este estudio es identificar genotipos locales tolerantes al calor utilizando marcadores SSR (secuencia simple repetida) y evaluar los genotipos seleccionados en condiciones de campo para su tolerancia al estrés por calor. De los 12 marcadores SSR que mostraron polimorfismo, ocho estaban asociados con seis rasgos importantes. El uso del análisis de conglomerados jerárquico (HC) basado en marcadores SSR llevó a la identificación de 13 genotipos que mostraron resultados variables y se agruparon en tres clases de tolerancia al calor distintas: tolerante (T), moderadamente tolerante (MT) y sensible (S). Los resultados mostraron que el estrés por calor tuvo un efecto significativo en 19 rasgos en este estudio, con una variación significativa en la tolerancia al estrés por calor entre los genotipos. Los genotipos tolerantes mostraron un rango de valores de peso promedio de mil granos (TKW) entre 40.56 y 44.85, mientras que el genotipo sensible (Yecora Rojo) tuvo un TKW promedio de 35.45. Además, los genotipos tolerantes mostraron niveles de antioxidantes dos o tres veces más altos en comparación con los genotipos sensibles cuando estaban expuestos al estrés por calor. Entre los rasgos analizados, seis mostraron una combinación favorable de alta heredabilidad (>60%) y ganancia genética (>20%). A través de la integración del análisis de componentes principales y la regresión lineal múltiple paso a paso, se determinó que seis rasgos (rendimiento de grano, peso de 1000 granos, altura de la planta, dióxido de carbono intercelular, área de la hoja bandera y duración del llenado de grano) revelaron diferencias entre los 13 genotipos. El análisis de conglomerados de los seis rasgos resultó en la misma división de genotipos en tres categorías principales como se observó en un análisis de conglomerados basado en marcadores SSR. Cabe destacar que el trigo saudí, incluidos los genotipos locales KSU106, KSU105 y KSU115, además del genotipo 16HTWYT-22, mostraron una mayor tolerancia al calor en comparación con los otros genotipos probados, lo que indica su potencial idoneidad para la agricultura en Arabia Saudita. Estos resultados contribuyen a los programas de mejoramiento genético centrados en el desarrollo de variedades de trigo tolerantes al calor y aceleran el progreso en los programas de mejora de la productividad del trigo.