Para identificar rasgos de plántulas estrechamente asociados con la resistencia a la sequía y para seleccionar germoplasma tolerante a la sequía, se evaluaron 202 variedades de algodón (líneas) en condiciones controladas en interiores utilizando un método de cultivo en suelo nutritivo. Los rasgos medidos en la etapa de plántula incluyeron la altura de la planta, el diámetro del nudo de los cotiledones, el número de hojas verdaderas, el contenido de clorofila y la biomasa fresca y seca tanto de los brotes como de las raíces. La resistencia a la sequía se evaluó utilizando coeficientes de resistencia a la sequía para cada rasgo, seguidos de estadísticas descriptivas, análisis de componentes principales (PCA), análisis de correlación parcial y evaluación integral a través del método de peso de entropía. El PCA y el análisis de correlación parcial revelaron que la altura de la planta, el diámetro del nudo de los cotiledones, el peso fresco aéreo y el peso fresco subterráneo estaban fuertemente asociados con la resistencia a la sequía en la etapa de plántula. El índice integral de resistencia a la sequía (valor D) clasificó las 202 líneas de algodón en cuatro categorías: altamente resistentes a la sequía, moderadamente resistentes a la sequía, sensibles a la sequía y altamente sensibles a la sequía. Los ensayos fisiológicos indicaron que el contenido de malondialdehído (MDA) en las líneas resistentes a la sequía primero aumentó y luego disminuyó con el estrés por sequía prolongado, mientras que continuó aumentando en las líneas sensibles. En contraste, el contenido de prolina (Pro) y la actividad de la superóxido dismutasa (SOD) aumentaron constantemente en las líneas resistentes a la sequía, pero mostraron cambios insignificantes en las líneas sensibles. Estos cuatro rasgos morfológicos y tres indicadores fisiológicos representan criterios confiables para evaluar la resistencia a la sequía en plántulas de algodón. Se identificaron cuatro líneas altamente resistentes a la sequía y trece líneas moderadamente resistentes a la sequía, proporcionando valioso germoplasma para la mejora genética de la tolerancia a la sequía en el algodón.