Como uno de los nutrientes esenciales para las plantas, el nitrógeno (N) tiene un impacto importante en el rendimiento y la calidad del trigo en todo el mundo. Debido a la contaminación por fertilizantes químicos, se ha vuelto cada vez más importante mejorar el rendimiento de los cultivos aumentando la eficiencia en el uso del N (NUE). Por lo tanto, comprender los mecanismos de respuesta al estrés por bajo N (LN) es esencial para la regulación de la NUE en el trigo. En este estudio, el estrés por LN aceleró significativamente el crecimiento de las raíces del trigo, pero inhibió el crecimiento de los brotes. Un análisis de transcriptoma mostró que 8468 genes expresados diferencialmente (DEGs) respondieron al estrés por LN. Las raíces y los brotes mostraron patrones de respuesta opuestos, de los cuales la mayoría de los DEGs en las raíces fueron regulados al alza (66.15%; 2955/4467), pero la mayoría de los DEGs en los brotes fueron regulados a la baja (71.62%; 3274/4565). Los análisis de GO y KEGG mostraron que la actividad de la nitrato reductasa, la asimilación de nitratos y el metabolismo del N estaban significativamente enriquecidos tanto en las raíces como en los brotes. El análisis de factores de transcripción (TF) y quinasas de proteínas mostró que genes como los relacionados con MYB (38/38 genes) pueden funcionar de manera específica en los tejidos para responder al estrés por LN. Además, 20 de 107 genes homólogos de señalización de N se expresaron diferencialmente en el trigo. Se utilizaron un total de 47 conjuntos de datos de transcriptoma para el análisis de red de coexpresión de genes ponderados (17,840 genes), y se identificaron cinco TFs como los posibles genes reguladores centrales involucrados en la respuesta al estrés por LN en el trigo. Nuestros hallazgos proporcionan información sobre los mecanismos funcionales en respuesta al estrés por LN y cinco genes reguladores candidatos en el trigo. Estos resultados proporcionarán una base para futuras investigaciones sobre la promoción de la NUE en el trigo.