Como indicador clave de la capacidad de producción agrícola, el potencial de producción de cultivos es crucial para evaluar los impactos de la variabilidad climática en la agricultura. Sin embargo, se ha prestado menos atención al patrón de acumulación de biomasa en respuesta al potencial de producción climática de cultivos y su relación con la formación del rendimiento de granos a escala temporal intraestacional, especialmente bajo limitaciones evolutivas de agua en el suelo. En este estudio, combinamos un modelo empírico basado en mecanismos con experimentos de campo realizados en diferentes etapas de crecimiento del maíz en la Llanura del Norte de China (NCP) para evaluar la respuesta dinámica de la acumulación de biomasa al potencial de producción climática y su relación con el rendimiento de granos. Los resultados mostraron que la capacidad del potencial de producción climática para estimar la biomasa se mejoró significativamente cuando se incorporó un déficit de presión de vapor (VPD), con el error cuadrático medio (RMSE) reducido en un 33.3~41.7% y un 45.6~47.2% bajo condiciones de riego y limitación evolutiva de agua en el suelo, respectivamente. La sequía disminuyó significativamente la acumulación de biomasa principalmente al disminuir la tasa de crecimiento intrínseca y retrasar el momento de máxima crecimiento. Además, el rendimiento de granos compartió una relación no lineal y saturante con la biomasa en condiciones de riego y déficit de agua. Los resultados implican que la limitación evolutiva de agua en el suelo cambia el proceso de acumulación de biomasa pero no su relación con el rendimiento de granos. Estos hallazgos proporcionan información útil para estimar el potencial de producción de cultivos bajo estrés abiótico y mejorar la precisión de la predicción de rendimiento de cultivos.