Las plantas son un reino altamente avanzado de organismos vivos en la tierra. Sobreviven bajo todas las variabilidades climáticas y meteorológicas, incluidas las temperaturas bajas y altas, la lluvia, la radiación, la escasez de nutrientes y la alta salinidad. Aunque están adaptadas a varios factores ambientales, cuyo rendimiento de un cultivo será compensado bajo condiciones sub/supra óptimas. Por lo tanto, los factores actuales y futuros del cambio climático representan un desafío para la agricultura sostenible. La fotosíntesis es el rasgo bioquímico principal de los cultivos que se ve afectado por el estrés abiótico y el CO elevado (eCO). Bajo eCO, las leguminosas C podrían realizar una mejor fotosíntesis que las gramíneas C. La temperatura elevada asociada promueve la supervivencia del cultivo C (maíz) sobre las plantas C. En el continente americano, la temperatura elevada promueve la acumulación de fitocompuestos. Bajo una menor disponibilidad de agua, la mala refrigeración por transpiración, las temperaturas del dosel más altas y el estrés oxidativo atenuarán la estabilidad de la membrana. Alterar la composición de la membrana para salvaguardar la fluidez es un mecanismo de tolerancia importante. Para la protección y supervivencia bajo tensiones individuales o múltiples, las plantas intentan experimentar una alta fotorespiración y respiración oscura, por ejemplo, en trigo y guisantes. El estado redox de las plantas debe mantenerse para la homeostasis de ROS y, por lo tanto, la supervivencia de la planta. La producción de antioxidantes y metabolitos secundarios puede controlar el contenido de moléculas oxidantes. Varias adaptaciones, como un enraizamiento más profundo, la formación de cera epicuticular como los guisantes y la utilización de carbohidratos no estructurales, es decir, trigo, ayudan en la supervivencia. Además del rendimiento, la calidad es un atributo importante reducido o aumentado por el cambio climático. El contenido de nutrientes de cereales, legumbres y verduras se reduce por el eCO; en anís y sp., el contenido de aceite esencial aumenta. Por lo tanto, el cambio climático tiene efectos desconcertantes de manera dependiente de la especie, presentando obstáculos en la producción de cultivos sostenibles. La revisión abarca varios problemas científicos interconectados con los desafíos de la seguridad alimentaria/nutricional y la resistencia de las plantas a la variabilidad climática. Este artículo también vislumbra las lagunas de investigación presentes en los estudios sobre los efectos fisiológicos del cambio climático en varios cultivos.