El cambio climático está intensificando las condiciones de estrés térmico en los sistemas ganaderos, lo que plantea desafíos significativos para el bienestar animal, la productividad y la calidad de los alimentos. Este estudio tiene como objetivo investigar los efectos combinados del estrés térmico estacional y la fisiología posparto en el perfil de ácidos grasos (AG) de la leche de vacas lecheras Holstein en Galicia, España. Se recolectaron cuarenta muestras de leche durante el invierno y el verano, y a 1 semana y 1 mes posparto. La composición de ácidos grasos se analizó mediante cromatografía de gases (CG-FID), y la exposición al estrés térmico se cuantificó utilizando el índice de temperatura-humedad (ITH). Los resultados revelaron que el estrés térmico alteró significativamente el perfil lipídico de la leche, con concentraciones aumentadas de ácidos grasos de cadena corta y media (AGCM) como C10:0 y C14:1 (n-5), y ácidos linoleicos conjugados (ALC), lo que sugiere una lipogénesis de novo mejorada y cambios en la fermentación del rumen. Por el contrario, los ácidos grasos insaturados de cadena larga (AGCL), incluidos cis-11 C18:1 y cis-13 C18:1, disminuyeron con el progreso de la lactancia y la exposición térmica. Notablemente, ciertos AGCL se mantuvieron estables bajo el estrés estacional y fisiológico combinado, lo que indica una posible regulación metabólica. Estos resultados muestran cómo la composición de la leche es sensible al estrés ambiental y enfatizan la necesidad de una gestión resiliente al clima para proteger la calidad de la leche ante el calentamiento global.