El maíz (L.) se beneficia de la heterosis en la formación de rendimiento y la eficiencia fotosintética al optimizar la estructura del dosel y mejorar la fotosíntesis foliar. Sin embargo, el papel de la estructura del dosel y la capacidad fotosintética en la determinación de la heterosis en la producción de biomasa y la eficiencia en el uso de la radiación no se ha aclarado por separado. Desarrollamos un marco cuantitativo basado en un modelo de fotosíntesis de dosel tridimensional basado en fitómeros y simulamos la captura de luz y la producción fotosintética del dosel en escenarios con y sin heterosis, ya sea en la estructura del dosel o en la capacidad fotosintética de las hojas. La biomasa acumulada por encima del suelo de Jingnongke728 fue un 39% y un 31% más alta que la de su padre masculino, Jing2416, y su madre femenina, JingMC01, mientras que la radiación fotosintéticamente activa acumulada fue un 23% y un 14% más alta, respectivamente, lo que llevó a un aumento del 13% y 17% en la eficiencia en el uso de la radiación. El aumento de la eficiencia en el uso de la radiación después de la polinización se atribuyó principalmente a la mejora de la fotosíntesis foliar, mientras que el factor dominante que contribuye varía para los padres masculino y femenino en la heterosis en la formación de rendimiento posterior a la polinización. Este marco cuantitativo ilustra el potencial para identificar los rasgos clave relacionados con el rendimiento y la eficiencia en el uso de la radiación y ayuda a los criadores a hacer selecciones para un mayor rendimiento y eficiencia fotosintética.