La sequía es la principal limitación abiótica que afecta la productividad y calidad de la caña de azúcar a nivel mundial. Este obstáculo puede ser aliviado a través de genotipos de caña de azúcar que demuestren un buen rendimiento de eficiencia en el uso del agua (WUE). Este estudio tiene como objetivo investigar las características de WUE de varios genotipos de caña de azúcar bajo diferentes niveles de disponibilidad de agua en el suelo. Se realizaron experimentos de campo de plantas y rebrotes utilizando un diseño de bloques completos al azar con parcelas divididas y tres repeticiones. Las parcelas principales se asignaron a tres tipos de riego: (1) condiciones de secano (RF), (2) condiciones de capacidad de campo (FC) y (3) la mitad del agua disponible (½ AW). Las subparcelas consistían en seis genotipos de caña de azúcar con diferentes niveles de resistencia a la sequía, es decir, KK3, UT13, Kps01-12, KKU99-03, KKU99-02 y UT12. Se recopilaron datos sobre rendimiento, número de tallos, diámetro de tallo, altura y WUE a lo largo del ciclo de cultivo tanto para las plantas como para los rebrotes. Para el cultivo de plantas, se registraron la tasa neta de fotosíntesis, la tasa de transpiración, la conductancia estomática y el índice de área foliar (LAI) durante el período de cultivo. Tanto en los cultivos de plantas como en los de rebrotes, el WUE en el tratamiento de RF fue menor que en los tratamientos de FC y ½ AW durante el período de estrés por sequía 4 meses después de la siembra (MAP). En la fase de recuperación, el WUE en el tratamiento de ½ AW se situó entre los tratamientos de FC y RF. El tratamiento de RF mostró el WUE más bajo en comparación con los otros dos tratamientos de régimen de agua en la etapa de madurez. Los genotipos resistentes a la sequía KK3 y UT13 mantuvieron valores altos de WUE a lo largo de los períodos de sequía y recuperación y mostraron excelentes LAIs a 4 y 6 MAP. Existió una relación significativa entre WUE y LAI durante estos períodos. Además, el WUE se correlacionó positivamente con los rendimientos de caña y los componentes del rendimiento, como el peso del tallo, el diámetro del brote y la altura, durante la recuperación y el número de macollos y la altura durante la maduración. Por lo tanto, el WUE y el LAI son parámetros eficientes para apoyar y mantener el crecimiento y el rendimiento durante las fases de déficit hídrico y recuperación en condiciones de secano.