La festuca perenne representa la hierba forrajera más importante, sin embargo, su baja tolerancia general a la sequía conduce a rendimientos reducidos bajo escasez de agua. Sin embargo, la gran variabilidad intra e inter-poblacional podría ser un reservorio para seleccionar nuevas variedades tolerantes a la sequía. En este estudio evaluamos tres poblaciones (K-11, población Exp y Shandon) bajo condiciones semi-controladas en cuatro niveles de riego (100%, 70%, 50% y 30% de la capacidad de agua del campo), centrándonos en el rendimiento y rasgos morfológicos y bioquímicos clave. El rendimiento de materia seca y la masa seca de las raíces disminuyeron en todas las poblaciones bajo condiciones de riego limitado. La mayor producción de biomasa en tales condiciones se observó en la población Exp, probablemente debido a un mejor desempeño de las raíces en la capa de suelo más profunda. Por otro lado, los marcadores de estrés oxidativo (MDA y HO) y los azúcares solubles en agua, que indicaron el mejor estado fisiológico en el cultivar K-11 bajo sequía severa, no condujeron al mayor DMY. Estos resultados muestran la importancia de incluir múltiples rasgos fisiológicos y bioquímicos en los procesos de cría, con el objetivo de desarrollar cultivares de festuca perenne capaces de resistir sequías prolongadas e intensas como consecuencia del cambio climático.