El cacao (L.) se cultivaba como un árbol de sotobosque en sistemas agroforestales donde recibía niveles inadecuados a adecuados de densidad de flujo de fotones fotosintéticos (PPFD). A medida que el dióxido de carbono atmosférico aumentaba constantemente, no estaba claro cuál sería el impacto en el crecimiento y desarrollo del cacao a bajos niveles de PPFD. Esta investigación evaluó los efectos de los niveles ambientales y elevados de dióxido de carbono bajo niveles inadecuados a adecuados de PPFD en los rasgos de eficiencia de crecimiento, fisiológicos y de uso de nutrientes de siete genotipos juveniles de cacao genéticamente contrastantes. Los parámetros de crecimiento (peso seco total y de raíces, longitud de raíces, altura del tallo, área foliar, tasa de crecimiento relativo y tasas de asimilación neta aumentaron, y el área foliar específica disminuyó significativamente en respuesta al aumento del dióxido de carbono y PPFD. El aumento de los niveles de dióxido de carbono y PPFD aumentó significativamente la fotosíntesis neta y los rasgos de eficiencia en el uso del agua, pero redujo significativamente la conductancia estomática y la transpiración. Con pocas excepciones, el aumento de dióxido de carbono y PPFD redujo las concentraciones de macro y micro nutrientes pero aumentó la absorción, el flujo, el transporte y la eficiencia en el uso de nutrientes en todos los genotipos de cacao. Independientemente de los niveles de dióxido de carbono y PPFD, se observaron diferencias intraespecíficas en el crecimiento, la fisiología y la eficiencia en el uso de nutrientes de los genotipos de cacao.