O objetivo desse trabalho foi estudar as respostas fisiológicas de cultivares de cana-de-açúcar com características contrastantes quanto à tolerância à seca submetidas à deficiência hídrica e a reidratação. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, onde as cultivares SP83-2847, SP80-1842 e SP81-3250 foram cultivadas em vasos, Após 85 dias do plantio, foi realizada a primeira avaliação, em seguida foram implementados dois tratamentos, sem deficiência (-D) e com deficiência (+D) por suspensão da rega por 15 dias e posterior reidratação por 12 dias. Nas cultivares SP81-3250 e SP80-1842 foram observadas maiores reduções em Fv/Fm, no teor relativo de água na folha (TRA), no potencial hídrico da folha (Ψw), no índice SPAD e nos teores dos pigmentos fotossintéticos quando submetidas à deficiência hídrica. Devido aos menores danos fisiológicos causados pela deficiência hídrica na cultivar SP83-2847, e ainda ter apresentado melhor recuperação durante a reidratação, inclusive da condutância estomática (gs), caracterizando esta cultivar com boa aclimatação sob deficiência hídrica.