El estrés por calor limita el crecimiento, desarrollo y rendimiento de las plantas cultivadas cuando ocurre durante períodos cortos o largos de tiempo. Se realizó un experimento con los objetivos de evaluar la termoestabilidad de la membrana celular (TMC) como un indicador de tolerancia al calor en la caña de azúcar y determinar su relación con parámetros fisiológicos en condiciones de estrés por calor, y evaluar la utilidad de la TMC para seleccionar genotipos tolerantes al calor en un programa de mejoramiento. Un total de nueve genotipos experimentales de élite y cuatro comerciales de caña de azúcar fueron evaluados para la TMC, y los resultados se expresan como lesión celular relativa (LCR). Seis genotipos fueron clasificados como altamente tolerantes y siete como altamente sensibles. Concluimos que el uso de LCR, como un indicador de TMC en genotipos de caña de azúcar, es un parámetro útil adecuado para seleccionar los genotipos tolerantes al estrés por calor en un programa de mejoramiento. Este procedimiento, combinado con otros caracteres, ayuda a identificar plantas de caña de azúcar con la capacidad de mantener una alta tasa de fotosíntesis bajo condiciones de estrés en el campo. Además, ofrece una oportunidad para mejorar la eficiencia de selección en comparación con las pruebas de campo, ya que los estreses por alta temperatura no ocurren consistentemente en condiciones de campo.