Una gestión eficiente del agua depende de la correcta estimación de los requerimientos hídricos de los árboles y del monitoreo preciso del estado hídrico de los árboles y del crecimiento del dosel. Este estudio tiene como objetivo probar la idoneidad de las imágenes visibles y térmicas adquiridas por un vehículo aéreo no tripulado (UAV) para monitorear el estado hídrico de los árboles y el crecimiento del dosel en un experimento de riego. Usamos olivos maduros de dos cultivares sometidos a riego completo, riego deficitario (41-44% del riego completo) o condiciones de secano. El riego deficitario tuvo un efecto limitado o nulo en el rendimiento de frutas y aceite. Hubo una relación significativa entre el índice de estrés hídrico del cultivo derivado de imágenes térmicas y el potencial hídrico del tallo (R = 0.83). Las imágenes RGB por UAV permitieron estimar el volumen del dosel del árbol y pudieron detectar diferencias en el crecimiento del dosel entre los regímenes de riego. Se encontró una relación significativa entre el volumen del dosel y el LAI para ambos cultivares (R de 0.84 y 0.88 para Frantoio y Leccino, respectivamente). Nuestros resultados confirman los efectos positivos de las estrategias de riego deficitario para ahorrar volúmenes relevantes de agua y muestran que las imágenes aéreas de UAV pueden ser utilizadas para monitorear tanto el estrés hídrico de los árboles como sus efectos en el crecimiento del dosel y el rendimiento.