La rápida urbanización y el cambio climático han intensificado los eventos de lluvias extremas, exacerbando el escurrimiento de aguas pluviales y abrumando los sistemas de drenaje urbano. Las soluciones basadas en la naturaleza, como los techos verdes con capacidad de retención integrada, ofrecen estrategias prometedoras para mitigar estos desafíos. Este estudio investiga la influencia del grosor del sustrato y el volumen de retención en la retención de aguas pluviales y el rendimiento de evapotranspiración (ET) de tres variantes de techos verdes bajo escenarios de lluvias extremas (naturales y eventos de 5, 30 y 100 años). Utilizando configuraciones experimentales basadas en lisímetros, mostramos que la capacidad de retención general depende en gran medida del estado de llenado de la capa de retención. Cerca de la capacidad total, el rendimiento de retención disminuye significativamente, resultando en un comportamiento de escurrimiento similar al de los techos verdes convencionales, mientras que los sistemas vacíos almacenan hasta el 99% de la lluvia. Además, las tasas de ET tienden a disminuir en sistemas con capas de sustrato más altas y espacios de retención más grandes debido a la reducción de la evaporación superficial y una mayor aislación térmica. Sin embargo, las capas de sustrato más altas almacenan más agua, permitiendo que las plantas mantengan la transpiración durante los períodos secos, lo que potencialmente aumenta el ET acumulativo total con el tiempo. En general, este estudio destaca la importancia de diseñar techos verdes de retención intensiva con gestión dinámica del agua para optimizar tanto la retención de aguas pluviales como el ET, aumentando así la resiliencia urbana ante los extremos de lluvia crecientes causados por el cambio climático.