Las fluctuaciones de temperatura inducidas por el cambio climático representan amenazas significativas para la producción global de arroz, particularmente a través de su impacto en la eficiencia fotosintética. Los mecanismos diferenciales por los cuales las temperaturas bajas y altas afectan los procesos fotosintéticos en las hojas de arroz siguen siendo poco comprendidos. Aquí, investigamos los efectos del estrés térmico (15 grados C, 30 grados C, 45 grados C) en el rendimiento fotosintético del arroz a lo largo de un gradiente de niveles de suministro de nitrógeno: nitrógeno bajo (LN), nitrógeno medio (MN) y nitrógeno alto (HN). La baja temperatura mostró impactos negativos más fuertes en la fotosíntesis que la alta temperatura, principalmente a través de un aumento en la limitación del mesófilo y la interrupción de la difusión celular de CO, mientras que la alta temperatura mostró efectos menos pronunciados, particularmente en condiciones de HN y MN. Mientras que la eficiencia en el uso del nitrógeno fotosintético (PNUE) disminuyó con el aumento del nitrógeno bajo la temperatura óptima, un suministro moderado de nitrógeno mantuvo un PNUE óptimo bajo estrés térmico, lo que sugiere que un nivel de nitrógeno equilibrado es crucial para maximizar tanto la capacidad fotosintética como la eficiencia en el uso del nitrógeno. Las plantas con nitrógeno adecuado mantuvieron una mayor eficiencia intrínseca en el uso del agua bajo ambos extremos de temperatura a través de una mejor coordinación entre la absorción de CO y la pérdida de agua. Nuestros hallazgos revelan mecanismos distintos que subyacen a los efectos del estrés por temperaturas bajas y altas en la fotosíntesis y destacan la importancia de optimizar la gestión del nitrógeno para mejorar la resiliencia de los cultivos ante extremos de temperatura en el contexto del cambio climático.