The objective of this work was to evaluate the photosynthetic responses of sugarcane to the simultaneous and isolated effects of low night temperature (TN) and water deficit (DH). After 128 days of planting, plants of the cultivar IACSP94-2094 were subjected to the following treatments: control, without DH and with TN of 20°C (TN20); with DH and TN of 20°C (DH/TN20); without DH and with TN of 12°C (TN12); and with DH and TN of 12°C (DH/TN12). After the period of treatment, plants were irrigated and subjected to TN of 20°C for four more days, for recovery. There were decreases in CO2 assimilation in all treatments. Total recovery of CO2 assimilation was observed only in plants from the treatment TN12. The simultaneous occurrence of low night temperature and water deficit caused a accentuated and persistent effect on stomatal conductance, on the maximum capacity of ribulose‑1,5‑bisphosphate carboxylase, on the electron transport rate, on the efficiency factor, and on the operational efficiency of photosystem II, which resulted in diffusive, biochemical, and photochemical limitations of photosynthesis of sugarcane plants.O objetivo deste trabalho foi avaliar as respostas fotossintéticas da cana‑de‑açúcar aos efeitos simultâneos e isolados de baixa temperatura noturna (TN) e deficiência hídrica (DH). Após 128 dias do plantio, as plantas da cultivar IACSP94-2094 foram submetidas aos tratamentos: controle, sem DH e com TN de 20°C (TN20); com DH e TN de 20°C (DH/TN20); sem DH e com TN de 12°C (TN12); e com DH e TN de 12°C (DH/TN12) por cinco dias. Após o período de tratamento, as plantas foram irrigadas e submetidas à TN de 20°C por mais quatro dias, para recuperação. Houve decréscimos na assimilação de CO2 em todos os tratamentos. A recuperação total da assimilação de CO2 foi observada apenas nas plantas do tratamento TN12. A ocorrência simultânea da baixa temperatura noturna e da deficiência hídrica causou dano acentuado e persistente na condutância estomática, na capacidade máxima da ribulose‑1,5‑bisfosfato carboxilase, no transporte aparente de elétrons, no fator de eficiência e na eficiência operacional do fotossistema II, o que resultou em limitações difusivas, bioquímicas e fotoquímicas da fotossíntese das plantas de cana‑de‑açúcar.487495Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)