El estrés por calor en los cultivos es una amenaza para el suministro de alimentos, con olas de calor que se espera aumenten en frecuencia e intensidad a nivel global. Además de la pérdida de rendimiento, el estrés por calor reduce drásticamente la fertilidad y la tasa de cuajado de semillas, la calidad y el peso del grano, y la germinación y el crecimiento de las semillas. La variabilidad genética para la tolerancia al estrés por calor puede ser utilizada en programas de mejoramiento para desarrollar genotipos tolerantes. La disponibilidad de ensamblajes genómicos con secuencias de alta confianza para muchos cultivos de cereales, incluidos arroz, maíz, trigo y cebada, ahora permite la identificación de genes y redes génicas asociadas a la tolerancia al estrés por calor. Esta revisión se enfoca en sintetizar los avances actuales en la comprensión de los efectos perjudiciales del estrés por calor en la producción de cultivos de cereales a nivel fisiológico y genético. Proporciona un recuento de los recursos genómicos disponibles, la variación genética, los genes candidatos y los marcadores moleculares para la tolerancia al estrés por calor. Por último, esta revisión ofrece una visión sobre la mejora genética de los cultivos para la tolerancia al estrés por calor, incluyendo la selección de germoplasma en invernaderos y ensayos de campo, la selección asistida por marcadores, el mapeo de loci genómicos e identificación de genes candidatos, y el mejoramiento asistido por genómica.