El ácido cafeico-O-metiltransferasa (COMT) es una enzima clave en la síntesis de lignina y el metabolismo secundario en las plantas, y participa en la regulación del crecimiento y desarrollo de las plantas, así como en la respuesta al estrés de las mismas. Para investigar más a fondo la función de COMT en la vid, se identificaron un total de 124 genes de la familia de tres especies en este estudio, a saber, Pinot noir. La secuencia de aminoácidos codificada por estos genes variaba de 55 a 1422 aa, y su masa molecular oscilaba entre 6640.82 y 77,034.43 Da. La predicción de localización subcelular infería que estaban principalmente ubicados en la membrana plasmática y el citoplasma. La predicción de estructuras secundarias mostró que la hélice alfa y el enrollamiento irregular eran elementos estructurales primarios. Estos genes estaban distribuidos de manera desigual en 10 cromosomas diferentes, respectivamente. El análisis del árbol filogenético de las secuencias de aminoácidos de las proteínas VvCOMT, VaCOMT, VrCOMT y AtCOMT mostró que estaban estrechamente relacionados y se dividieron en cuatro subgrupos. La distribución de motivos fue similar entre los genes del clúster, y la secuencia del gen fue notablemente conservada. Los 124 miembros de la familia de genes COMT poseían un número variable de exones, que variaba de 2 a 13. La región promotora de todos estos genes contenía múltiples elementos cis-actuantes relacionados con hormonas (por ejemplo, ABA, IAA, MeJA, GA y SA), crecimiento y desarrollo (por ejemplo, endospermo, circadiano, meristemo, respuesta a la luz) y diversas respuestas al estrés (por ejemplo, sequía, baja temperatura, heridas, anaerobiosis, defensa y estrés). El análisis de colinealidad intraespecífica sugirió que había un par, tres pares y seis pares de genes colineales en Pinot noir, respectivamente, y que la duplicación en tándem contribuyó más a la expansión de estos miembros de la familia de genes. Además, la colinealidad interespecífica reveló que tenía la homología más fuerte con la, seguida de la, y la homología más débil con la. Los patrones de expresión de diferentes tejidos y órganos en diferentes etapas de desarrollo indicaron que los genes tenían una obvia especificidad de expresión tisular. La mayoría de los genes solo se expresaron a niveles más altos en ciertos tejidos. Además, seleccionamos 13 genes para realizar la verificación de qRT-PCR de acuerdo con los datos de transcriptoma bajo estrés abiótico (NaCl, PEG y frío). Los resultados confirmaron que estos genes estaban involucrados en las respuestas al estrés por NaCl, PEG y frío. Este estudio sienta una base para la exploración de la función de los genes COMT y es de gran importancia para la mejora genética de la resistencia al estrés abiótico en las uvas.