Los ecosistemas mediterráneos enfrentan amenazas tanto del cambio climático como de la invasión de arbustos. A medida que aumenta la cobertura de arbustos, la competencia por el agua se intensifica, exacerbando los efectos negativos de la sequía en el funcionamiento del ecosistema. Sin embargo, la investigación sobre los efectos combinados de la sequía y la invasión de arbustos en la asimilación de carbono de los árboles ha sido limitada. Utilizamos un bosque de alcornoques mediterráneo para investigar los efectos de la sequía y la invasión de arbustos de cistus en la asimilación de carbono y la capacidad fotosintética del alcornoque. Establecimos un experimento factorial de sequía impuesta (ambiente y exclusión de lluvia) e invasión de arbustos (invadido y no invadido) y medimos el potencial hídrico de las hojas, la conductancia estomática y la fotosíntesis, así como la capacidad fotosintética en el alcornoque y el cistus durante un año. Observamos efectos perjudiciales distintos de la invasión de arbustos de cistus en las respuestas fisiológicas de los árboles de alcornoque a lo largo del período de estudio. A pesar de la sequía impuesta, el impacto de la invasión de arbustos fue más pronunciado, resultando en una reducción significativa de la capacidad fotosintética del 57% durante el verano. Se observaron limitaciones estomáticas y no estomáticas bajo sequía moderada en ambas especies. Nuestros hallazgos proporcionan un conocimiento significativo sobre el impacto de la invasión de cistus en el funcionamiento del alcornoque y pueden ser utilizados para mejorar la representación de la fotosíntesis en los modelos de biosfera terrestre.