El cambio climático intensifica las tensiones bióticas y abióticas, amenazando la productividad global de los cultivos. Las tecnologías de fenotipado de alto rendimiento (HTP) proporcionan un enfoque no destructivo para monitorear las respuestas de las plantas a las tensiones ambientales, ofreciendo nuevas oportunidades tanto para la resiliencia al estrés de los cultivos como para la investigación en mejoramiento. Innovaciones, como la imagen hiperespectral, los vehículos aéreos no tripulados y el aprendizaje automático, mejoran nuestra capacidad para evaluar los rasgos de las plantas bajo diversas tensiones ambientales, incluyendo sequía, salinidad, temperaturas extremas y infestaciones de plagas y enfermedades. Estas herramientas facilitan la identificación de genotipos tolerantes al estrés dentro de grandes poblaciones segregantes, mejorando la eficiencia de selección para los programas de mejoramiento. HTP también puede desempeñar un papel vital al acelerar la ganancia genética a través de la evaluación precisa de rasgos para la hibridación y el mejoramiento genético. Sin embargo, desafíos como la estandarización de datos, la gestión de datos de fenotipado, los altos costos del equipo HTP y la complejidad de vincular observaciones fenotípicas con mejoras genéticas limitan su aplicación más amplia. Además, la variabilidad ambiental y las interacciones genotipo-por-ambiente complican la selección confiable de rasgos. A pesar de estos desafíos, los avances en robótica, inteligencia artificial y automatización están mejorando la precisión y escalabilidad de los análisis de datos fenotípicos. Esta revisión examina críticamente el doble papel de HTP en la evaluación de la tolerancia al estrés de las plantas y el rendimiento de los cultivos, destacando tanto su potencial transformador como las limitaciones existentes. Al abordar los desafíos clave y aprovechar los avances tecnológicos, HTP puede mejorar significativamente la investigación genética, incluyendo el descubrimiento de rasgos, la selección parental y la optimización de esquemas de hibridación. Si bien las metodologías actuales aún enfrentan limitaciones para traducir completamente las ideas fenotípicas en aplicaciones prácticas de mejoramiento, la innovación continua en el fenotipado de precisión de alto rendimiento promete revolucionar la resiliencia de los cultivos y garantizar una producción agrícola sostenible en un clima cambiante.