Las papas tienen una baja eficiencia en el uso de nitrógeno (N) debido a sus sistemas radiculares superficiales, lo que resulta en pérdida de nitratos y reducción del rendimiento. El objetivo de este estudio fue determinar parámetros fisiológicos, rendimiento y componentes de calidad en tres variedades de papa sometidas a deficiencia de N en un invernadero, ya que hay pocos estudios previos sobre la relación entre la deficiencia de N y los parámetros fisiológicos. Las plantas de control fueron fertilizadas dos veces con 27% de nitrato de amonio cálcico, mientras que las plantas estresadas no fueron fertilizadas. El contenido de clorofila (SPAD), biomasa, N y área foliar mostraron diferencias altamente significativas (valor < 0.05) entre las plantas de control y las estresadas, siendo estas últimas las que mostraron mayor actividad fotosintética. La variedad Agria obtuvo el mayor valor de SPAD (T0: 47.93, T1: 44.45; T2: 40.18) bajo estrés. En los tubérculos, las concentraciones de N, aminoácidos, vitamina C y fenoles fueron más altas en las plantas de control, y Agria mostró la mayor reducción bajo condiciones de estrés. La producción se redujo más en Kennebec, con un 29.22%, en comparación con Agria con un 15.73% y Monalisa con un 26.58%. La variedad Agria bajo deficiencia de N mostró los valores más bajos de compuestos nutricionales como la vitamina C. Los parámetros fisiológicos como la actividad fotosintética mostraron correlaciones significativas con los parámetros de calidad de los tubérculos como la vitamina C, aminoácidos y macro y microelementos. Estos parámetros pueden ser útiles para la identificación del estrés, así como para la selección de padres más tolerantes a la deficiencia de N en programas de mejoramiento de papas. Los próximos estudios e investigaciones buscarán validar los parámetros evaluados en ensayos de campo.