El dióxido de carbono elevado y la sequía son estresores significativos en el contexto del cambio climático. Este estudio explora la interacción entre el CO atmosférico elevado, el estrés por sequía y las respuestas fisiológicas de las plantas. Se utilizaron dos variedades (coliflores y repollo) como plantas modelo. Nuestros hallazgos indican que el CO elevado acelera la disminución de la tasa de asimilación durante la sequía. La integridad de los componentes fotosintéticos influyó en el transporte de electrones, potencialmente debido a cambios en la activación de la nitrato reductasa inducidos por la sequía. Mientras que el CO influyó positivamente en la fotosíntesis y la eficiencia en el uso del agua durante la sequía, la recuperación mostró una disminución de la conductancia estomática en plantas cultivadas en alto CO. Las emisiones de monoterpenos inducidas por la sequía variaron, influenciadas por la concentración de CO y las respuestas específicas de las especies. La sequía generalmente aumentó los polifenoles, con un efecto opuesto bajo CO elevado. Las concentraciones de flavonoides fluctuaron con los niveles de sequía y CO, mientras que las respuestas de clorofila fueron complejas, con un alto CO amplificando los efectos de la sequía en el contenido de clorofila. Estos hallazgos contribuyen a una comprensión matizada de las interacciones entre CO y sequía y sus efectos intrincados en la fisiología de las plantas.