El virus del mosaico del sorgo (SrMV) es uno de los virus más prevalentes que deterioran la producción de caña de azúcar. El ácido salicílico (SA) desempeña un papel esencial en el mecanismo de defensa de las plantas y se ha observado que su aplicación exógena induce resistencia contra estresores bióticos y abióticos. En este estudio, nos propusimos investigar el mecanismo por el cual la caña de azúcar infectada por el virus del mosaico del sorgo (SrMV) responde al tratamiento con SA en dos cultivares de caña de azúcar, es decir, ROC22 y Xuezhe. Notablemente, se observaron poblaciones virales significativamente bajas en diferentes puntos temporales (excepto en 28 d en ROC22) en respuesta a la aplicación post-SA en ambos cultivares en comparación con el control basado en datos de qPCR. Además, se observó el tamaño de población más bajo en Xuezhe (20 copias/uL) y ROC22 (95 copias/uL) en respuesta a la aplicación exógena de SA a 1 mM. Se identificaron un total de 2999 DEGs, de los cuales 731 y 2268 DEGs fueron regulados al alza y a la baja, respectivamente. Además, un total de 806 DEGs fueron anotados en categorías de enriquecimiento de GO: 348 procesos biológicos, 280 funciones moleculares y 178 componentes celulares. La categorización funcional de GO reveló que los DEGs estaban principalmente enriquecidos en procesos metabólicos, regiones extracelulares y actividad de glucosiltransferasa, mientras que la anotación de KEGG reveló que los DEGs estaban principalmente concentrados en la biosíntesis de fenilpropanoides y la interacción planta-patógeno, sugiriendo la implicación de estas vías en la resistencia a enfermedades inducida por SA de la caña de azúcar en respuesta a la infección por SrMV. El conjunto de datos de RNA-seq y el ensayo de qRT-PCR mostraron que los niveles de transcripción de , , , , , , y fueron significativamente regulados al alza en respuesta al tratamiento con SA bajo infección por SrMV, indicando su participación positiva en la promoción del estrés. En general, esta investigación caracterizó el transcriptoma de la caña de azúcar durante la infección por SrMV y arrojó luz sobre la interacción adicional de planta-patógeno bajo la aplicación exógena del tratamiento con SA.