Debido al cambio climático global, las bajas temperaturas han impactado significativamente la producción de arroz, resultando en una reducción del rendimiento y la calidad. En este estudio, investigamos dos rasgos relacionados con la tolerancia al frío (CT) de 1992 accesiones de arroz diversas en la etapa de plántula. Las accesiones mostraron niveles más altos de CT en comparación con otras accesiones, siendo el subgrupo GJ-tmp el que presentó la CT más fuerte. Sin embargo, también se identificaron accesiones de CT extrema dentro de la subespecie. A través del análisis GWAS basado en la tasa de supervivencia (SR) y la puntuación de hojas de tolerancia al frío (SCT), se identificaron un total de 29 QTLs asociados con CT en la etapa de plántula, entre los cuales se encontraron cuatro QTLs que fueron importantes. Además, se identificaron cinco genes candidatos junto con sus haplotipos favorables a través de la anotación de función génica y el análisis de haplotipos. La acumulación de múltiples haplotipos favorables resultó en una mejora significativa en el rendimiento de CT. Posteriormente, se seleccionaron y recomendaron tres accesiones (CX534, B236 e IRIS_313-8565), que portan diferentes alelos superiores para CT, para la cría molecular de CT utilizando selección asistida por marcadores (MAS). Los hallazgos de este estudio proporcionan recursos valiosos para mejorar la capacidad del arroz para la CT, al tiempo que sientan las bases para la futura clonación de nuevos genes involucrados en conferir CT.