Después de una descripción básica de los diferentes conjuntos de herramientas genéticas y enfoques genómicos más relevantes para la mejora de cultivos moderna (por ejemplo, mapeo de QTL, GWAS y selección genómica; transcriptómica, qPCR y RNA-seq; transgénesis y edición génica), este artículo de revisión describe su historia y los principales logros en la investigación de arroz, trigo y maíz, con un enfoque adicional en rasgos de cultivos relacionados con la mejora de respuestas de las plantas para enfrentar principales limitaciones abióticas, incluyendo limitaciones nutricionales, tolerancia a la sequía y al calor, y eficiencia en el uso de nitrógeno (NUE). Se han evidenciado diferencias notables con respecto al momento y grado de desarrollo de algunos enfoques genéticos entre estos cultivos principales. También se consideran las razones subyacentes relacionadas con su complejidad genómica distintiva. Basándose en registros bibliográficos, la tolerancia a la sequía y temas relacionados (es decir, eficiencia en el uso del agua) son, con mucho, los más abordados abundantemente por las herramientas moleculares entre los objetivos de mejora considerados. La tolerancia al calor suele ser más relevante que la NUE en arroz y trigo, mientras que lo contrario es cierto para el maíz.