Los objetivos de este estudio fueron explorar el mecanismo de la resistencia mecánica del tallo en el arroz sembrado directamente (DSR) afectado por paclobutrazol, especialmente los cambios relacionados con las hormonas endógenas y los componentes de la pared celular en el tejido del culmo y la respuesta a la aplicación de paclobutrazol. Se realizaron experimentos de campo en el condado de Changchun, provincia de Jilin, China, utilizando dos variedades de arroz japonica, Jiyujing y Jijing305, con semillas empapadas en paclobutrazol a concentraciones de (0 mg L, S0; 50 mg L; S1; 100 mg L; S2; 150 mg L, S3; 200 mg L, S4) en 2021 y 2022. Los resultados sugieren que la aplicación de paclobutrazol aumentó el rendimiento de grano y redujo la tasa de acame del DSR. En comparación con los tratamientos S0, empapar las semillas en tratamientos de paclobutrazol acortó rápidamente la longitud del nudo basal al disminuir los contenidos endógenos de ácido indolacético (IAA) y giberelina A3 (GA) en el tejido del culmo. La mayor resistencia a la rotura (M) se atribuyó a un mayor módulo de sección (SM) y estrés de flexión (BS). El mayor grosor del tejido mecánico en el tejido del culmo bajo tratamientos de paclobutrazol, que se elevó por un mayor contenido endógeno de zeatina y ribosido de zeatina (Z+ZR) en el tejido del culmo, aumentó el diámetro del culmo, el grosor de la pared del culmo y el módulo de sección (SM) del nudo. En comparación con los tratamientos S0, empapar las semillas en tratamientos de paclobutrazol aumentó el contenido de celulosa, el contenido de lignina, las actividades de las enzimas relacionadas con la lignina y la expresión de genes clave en la biosíntesis de lignina, así como resultó en un mayor estrés de flexión (BS) para mejorar la resistencia a la rotura del culmo (M).