Este estudio tiene como objetivo determinar la variabilidad entre cultivares de soja (Glycine max (L.) Merr.) bajo condiciones de sequía y cómo varían los metabolitos de nitrógeno, enzimas relacionadas con el metabolismo y la expresión génica durante el crecimiento de la soja. Tres cultivares de soja, Shennong17 (CV.SN17), Shennong8 (CV.SN8) y Shennong12 (CV.SN12), fueron cultivados en macetas y sometidos a estrés por sequía en etapas reproductivas durante 45 días. Los resultados mostraron que el estrés por sequía a largo plazo disminuyó la asignación de biomasa a órganos reproductivos, debilitó la capacidad antioxidante y redujo el peso de las semillas, efectos que fueron menos pronunciados en CV.SN12 en comparación con CV.SN8 y CV.SN17. El estrés por sequía disminuyó las concentraciones de nitrógeno y proteína soluble pero aumentó la concentración de nitrato en las hojas. Esto estuvo relacionado con la reducción significativa de la eficiencia del metabolismo del nitrógeno, incluidas las actividades disminuidas de enzimas del metabolismo del nitrógeno, y la expresión regulada a la baja de X, Y, Z y W. El estrés por sequía aumentó las concentraciones de aminoácidos libres, prolina y azúcares solubles en las hojas para mejorar la capacidad de ajuste osmótico. Además, el peso de las semillas de soja mostró una correlación significativa (p < 0.05) con los parámetros relacionados con el metabolismo del nitrógeno. Basado en el rendimiento del crecimiento, el metabolismo del nitrógeno y los atributos de rendimiento, CV.SN12 mostró la mayor tolerancia a la sequía, seguido por CV.SN8 y CV.SN17. Además, estos parámetros relacionados con el metabolismo del nitrógeno podrían ser utilizados en la selección de soja para la tolerancia a la sequía.