El injerto se utiliza ampliamente para mejorar la resistencia a estrés abiótico en plantas de cucurbitáceas, pero el efecto y el mecanismo molecular del injerto sobre el estrés por frío aún son desconocidos en el melón. En este estudio, se realizaron análisis de características fenotípicas, índices fisiológicos, secuenciación de pequeños ARN y análisis de expresión en plantas injertadas con portainjerto de calabaza (PG) y plantas autoinjertadas (SG) para explorar el mecanismo de cambio en la tolerancia al frío mediante injerto en melón. En comparación con las plantas SG, la tolerancia al frío se mejoró notablemente, el contenido de malondialdehído (MDA) se redujo significativamente y las actividades de las enzimas antioxidantes (superóxido dismutasa, SOD; catalasa, CAT; peroxidasa, POD) aumentaron significativamente en las plantas PG. Dependiendo de la identificación de miARN diferencialmente expresados (DEM) y los análisis de patrones de expresión, se pensó que desempeñaban un papel clave en la mejora de la resistencia a bajas temperaturas resultante del injerto. Posteriormente, se predijeron 24, 37 y 17 genes objetivo de los miARN, y se co-regularon 21 genes objetivo por los miARN. Entre estos 57 genes objetivo únicos, el promotor putativo de 13 genes objetivo contenía el elemento de respuesta a bajas temperaturas (LTR). Los resultados de qRT-PCR indicaron que seis genes objetivo mostraron el patrón de expresión opuesto a sus correspondientes miARN. Además, los miARN se regularon significativamente a la baja en cultivares resistentes al frío y se regularon al alza en variedades sensibles al frío después del estímulo por frío, actuando como los principales reguladores negativos de la respuesta a bajas temperaturas en melón. Este estudio reveló tres miARN clave y tres genes objetivo putativos involucrados en la tolerancia al frío del melón y proporcionó una base molecular que subyace a cómo el injerto mejoró la resistencia a bajas temperaturas de las plantas de melón.