El estrés por sequía es una importante limitación ambiental que reduce significativamente la productividad del trigo en todo el mundo. En este estudio, se evaluaron diecisiete genotipos de trigo en condiciones de riego adecuado y estrés por sequía durante dos años consecutivos (2023-2024) en un experimento controlado en invernadero. Se registraron veinte rasgos morfológicos y agronómicos, y se evaluaron sus respuestas a la limitación prolongada de agua utilizando métodos estadísticos multivariantes, incluyendo ANOVA de tres vías, análisis de componentes principales (PCA) y análisis de clúster. El estrés por sequía disminuyó significativamente todos los rasgos excepto el índice de cosecha (HI), con las reducciones más severas observadas en rasgos relacionados con espigas secundarias (por ejemplo, el peso del grano se redujo en un 95%). Los resultados del ANOVA confirmaron interacciones significativas entre genotipo y tratamiento (G x T) para rasgos agronómicos clave, siendo el efecto más fuerte observado para el peso total del grano (F = 7064.30, < 0.001). Un PCA redujo las 20 variables originales a cinco componentes principales, explicando el 87.2% de la varianza total. Estos componentes reflejaron grupos de rasgos distintos asociados con la productividad, la arquitectura de la espiga y el desarrollo en fenología. El análisis de clúster basado en las puntuaciones del PCA agrupó los genotipos en tres clústeres con perfiles de respuesta a la sequía contrastantes. Una evaluación basada en el rendimiento confirmó la estructura del clúster, distinguiendo genotipos con un rendimiento estable (pérdida de rendimiento promedio ~58%) de aquellos altamente sensibles (~70% de pérdida). En general, los hallazgos demuestran que la tolerancia a la sequía en el trigo está gobernada por interacciones complejas de rasgos. La integración de un análisis multivariante basado en rasgos con una evaluación de estabilidad de rendimiento permite la identificación de genotipos con una adaptación superior a entornos con limitación de agua, proporcionando un excelente trasfondo genotípico para futuros esfuerzos de mejora.