Se espera que el calentamiento global y el estrés por encharcamiento debido al cambio climático continúen influyendo en la producción agrícola en todo el mundo. En el campo, dos o más estrés ambientales suelen ocurrir simultáneamente, induciendo respuestas más complejas en las plantas en comparación con los estrés individuales. Nuestro objetivo fue aclarar cómo interactuaron e influyeron los dos factores clave (temperatura y agua) en la respuesta fisiológica y el crecimiento de las plantas de tomate bajo temperatura ambiente, temperatura moderadamente elevada, estrés por encharcamiento y temperatura moderadamente elevada junto con estrés por encharcamiento. Los resultados mostraron que la fotosíntesis foliar fue inhibida por el estrés por encharcamiento pero potenciada por la temperatura elevada, como se mostró en las curvas de respuesta a la luz y a la temperatura. La temperatura elevada disminuyó la eficiencia en el uso del agua de las hojas, pero mejoró el crecimiento de las plantas y los pesos fresco y seco de las plantas tanto en condiciones de suministro normal de agua como de estrés por encharcamiento. La temperatura elevada generalmente disminuyó el índice de antocianinas y flavonoides en las hojas de tomate en comparación con la temperatura de control, independientemente del estado hídrico. El aumento en la temperatura óptima fue más pronunciado en plantas bajo riego normal que bajo estrés por encharcamiento. El estrés por encharcamiento inhibió significativamente la longitud de las raíces, así como el número y área de las hojas, mientras que la temperatura moderadamente elevada mejoró significativamente el número y área de las hojas. En general, la temperatura moderadamente elevada compensó los efectos del estrés por encharcamiento en las plantas de tomate, como se mostró en el intercambio de gases foliares, el tamaño de la planta y la acumulación de materia seca. Nuestro estudio mejorará la comprensión de cómo responden los tomates al aumento de la temperatura y al exceso de agua.