Los parientes silvestres de la papa son vitales para los programas de mejoramiento que enfrentan el aumento de las temperaturas. Este estudio propone un enfoque metodológico basado en el examen de la variación genética entre 19 accesiones pertenecientes y provenientes del Banco de Germoplasma de Papa de Embrapa bajo estrés térmico (ET). Se calculó el coeficiente de tolerancia al calor (CTC) utilizando valores genotípicos predichos a través de modelos mixtos. Después de 15 días de estrés térmico (DHS), una variación significativa en el intercambio de gases y la fluorescencia de clorofila indica un fuerte potencial de mejoramiento y resiliencia del fotosistema. A los 35 DHS, el aumento de la variación de pigmentos sugiere aclimatación. Basado en los valores genotípicos predichos, se destaca en la producción de tubérculos y el intercambio de gases bajo ET, y el análisis de componentes principales (ACP) realizado utilizando el CTC muestra resistencia temprana impulsada por la fotosíntesis, a medio plazo por el rendimiento de tubérculos, y a largo plazo por el intercambio de gases y la producción de tubérculos. Los genotipos BRA00167017-3, BRA00167023-1, BRA00167025-6 y BRA00167028-0 sobresalen en los valores de evaluación integral del calor (VEIC)/ranking del valor integral de componentes principales (F), demostrando una fotosíntesis robusta, termorregulación y rendimiento de tubérculos. El análisis de clúster identifica estos como altamente tolerantes, ideales para el mejoramiento de papas resilientes al calor. Estos pesos derivados del ACP y el sistema de agrupamiento de genotipos proporcionan una herramienta precisa para seleccionar germoplasma silvestre de papa tolerante al calor, categorizándolos en grupos altamente tolerantes, moderadamente tolerantes, sensibles con recuperación tardía y altamente sensibles adquiridos para objetivos específicos de los programas de mejoramiento ante el cambio climático.