O presente estudo avaliou o desempenho ecofisiológico das espécies Zea mays (milho), Sorghum bicolor (sorgo) e Brachiaria decumbens (braquiária) sob condições de déficit hídrico em casa de vegetação. O potencial hídrico foliar, trocas gasosas, fluorescência da clorofila a e variáveis bioquímicas do metabolismo fotossintético foram avaliados no máximo estresse e na reidratação. Aos 90 dias após a emergência e sob 21 dias com suspensão da irrigação o milho apresentou a maior redução do potencial hídrico (248%), condutância estomática (87%) e fotossíntese (53%) quando comparado às plantas bem hidratadas. O sorgo apresentou redução de 212%, 42% e 26%, enquanto a braquiária mostrou valores menores em 105%, 36% e 31%, respectivamente para os mesmos parâmetros. Entretanto, dois dias de reidratação foram o suficiente para todas as espécies recuperarem os valores apresentados pelos respectivos controles. A espécie que apresentou a menor queda relacionada aos parâmetros avaliados foi o sorgo, com redução em apenas 4 das 14 variáveis avaliadas, enquanto braquiária e milho reduziram 9 variáveis quando sob seca. O presente estudo destaca que, além da questão econômica, a tomada de decisão por parte de técnicos e pequenos agricultores de quais espécies devem ser utilizadas, sob baixa disponibilidade de tecnologia e alto risco de ocorrência de falta de água, deve-se levar em conta também o desempenho ecofisiológico.