La fitoremediación es un método económico verde para abordar la contaminación del suelo por cadmio (Cd) y se considera un candidato potencial para la fitoremediación. Sin embargo, los mecanismos de respuesta al Cd subyacentes siguen siendo poco claros. En el estudio actual, se realizó un experimento hidropónico con estrés por Cd a 160 mol/L, se midieron índices fisiológicos y moleculares para explorar la respuesta de las hojas al estrés por Cd en diferentes puntos temporales (0, 3 y 7 días). Nuestros hallazgos revelaron que el estrés por Cd inhibió el crecimiento de las plantas. Además, el estrés por Cd aumentó significativamente la acumulación de Cd, así como el contenido de Chla, Chla/b, las actividades de SOD y POD, y elevó el contenido de MDA en las hojas. Además, los análisis de transcriptómica, proteómica y metabolómica revelaron 17,413 genes expresados diferencialmente (DEGs), 1421 proteínas expresadas diferencialmente (DEPs) y 229 metabolitos expresados diferencialmente (DEMs). Mientras tanto, los análisis integradores de datos multi-ómicos revelaron proteínas clave involucradas en la respuesta al estrés por Cd, incluyendo POD, PAL, F5H, COMT y CAD para la biosíntesis de fenilpropanoides, así como GAPA, FBP y FBA para las vías de fotosíntesis. Adicionalmente, los análisis conjuntos destacaron que el metabolismo de fenilpropanoides y la fotosíntesis regulados al alza mitigaron la toxicidad del Cd, desempeñando roles vitales en la mejora de la tolerancia al Cd en las hojas. Se propuso una red reguladora molecular conceptual de las hojas en respuesta a la toxicidad del Cd. Este estudio integral proporcionará información detallada a escala molecular sobre los mecanismos de respuesta al Cd.