El trigo (L.) es un cultivo básico de importancia global; sin embargo, su crecimiento y rendimiento están severamente limitados por el estrés hídrico. Este estudio evaluó los efectos de un inoculante microbiano combinado, Act12 y D74, sobre la fotosíntesis del trigo, sus características fisiológicas y el rendimiento bajo condiciones de sequía. Se midieron parámetros fisiológicos clave y de rendimiento durante las etapas de unión, espigado y llenado de granos. El estrés hídrico redujo significativamente el contenido de clorofila, la eficiencia fotocanónica máxima del fotosistema II (PSII) (Fv/Fm) y las actividades de las enzimas antioxidantes, mientras que aumentó los niveles de malondialdehído (MDA), lo que llevó a una notable disminución del rendimiento. En contraste, la inoculación con cepas alivió estos efectos adversos, siendo el grupo del inoculante combinado (Act12+D74) el que demostró la mejora más significativa. El contenido de clorofila aumentó hasta un 32.60%, Fv/Fm mejoró un 43.07%, y las actividades de las enzimas antioxidantes se incrementaron, con la actividad de la superóxido dismutasa (SOD) aumentando un 19.32% y la actividad de la peroxidasa (POD) un 75.44%. Mientras tanto, los niveles de MDA se redujeron en un 61.61%. El contenido de prolina en el grupo del inoculante combinado aumentó un 90.44% en la etapa de unión y el contenido de proteínas solubles aumentó un 60.17% en la etapa de espigado. Además, mejoró el rendimiento en un 26.19% al aumentar tanto el número de espigas efectivas como de granos por espiga. Por primera vez, este estudio reveló los efectos sinérgicos de Act12 y D74 en la mejora de la fotosíntesis, el fortalecimiento de las defensas antioxidantes y la optimización de la regulación osmótica bajo condiciones de sequía. Estos hallazgos proporcionan una base teórica para desarrollar estrategias de manejo de sequía ambientalmente amigables y destacan las aplicaciones potenciales de este inoculante en la agricultura sostenible.