Las temperaturas globales en aumento están afectando cada vez más el rendimiento de las plantas, lo que lleva a un crecimiento reducido, un metabolismo alterado y una integridad de membrana comprometida. Aunque las bacterias promotoras del crecimiento de las plantas (PGPB) muestran promesas en la mejora de la termotolerancia, los mecanismos subyacentes siguen siendo insuficientemente explorados. Por lo tanto, este estudio investigó los efectos de la inoculación con PGPB en condiciones de control (26 grados C) y estrés térmico (36 grados C). Las plantas de maíz fueron inoculadas con dos cepas bacterianas termotolerantes y sus efectos se compararon con plantas no inoculadas a través de análisis morfométricos, bioquímicos y lipidómicos. El estrés térmico afectó negativamente la germinación (-35.9%), aumentó el estrés oxidativo (+46% para LPO, +57% para SOD, +68% para GPx) y alteró la composición lipídica de las hojas, particularmente los ácidos grasos, glicerolípidos y esfingolípidos. La inoculación con sp. mejoró la germinación en un 15% para las semillas expuestas al estrés térmico, aumentó el crecimiento (+28% en brotes y +17% en raíces), mejoró las defensas antioxidantes (+35% para CAT y +38% para APx) y redujo el daño a la membrana en un 65% en comparación con el control. El perfil lipidómico reveló que la inoculación mitigó las alteraciones lipídicas inducidas por la temperatura al reducir la acumulación de triacilgliceroles y preservar los niveles de galactolípidos poliinsaturados y hexosilceramidas. Notablemente, las plantas inoculadas con sp. bajo estrés térmico exhibieron perfiles lipídicos más similares a los de las plantas de control, lo que sugiere una mayor resiliencia al calor. Estos resultados subrayan la importancia de las interacciones específicas planta-microbio en la mitigación del estrés térmico y destacan la inoculación con PGPB como una estrategia prometedora para mejorar el rendimiento y la resiliencia de los cultivos en escenarios de calentamiento climático proyectados.