La presente investigación tuvo por objetivo estudiar la respuesta fisiológica y proteómica al déficit hídrico in vitro inducido por el polietilen-glicol (PEG-8000) en callos de cuatro cultivares de cebolla, 'Sivan' y 'Americana' (rojas), 'Ica' y 'Ram' (amarillas). En todos los cultivares sin aclimatamiento (Sin-PEG) el porcentaje de sobrevivencia disminuyó conforme se incrementaron las concentraciones de PEG-8000; en contraste, en los callos con aclimatamiento (Con-PEG 10% p/v) incrementó el porcentaje de sobrevivencia en 'Ica' y 'Sivan' y disminuyó en 'Americana' y 'Ram', en las más bajas concentraciones de PEG-8000. Los cultivares 'Ica' y 'Americana' presentaron su máximo porcentaje de sobrevivencia en el mayor tratamiento con PEG-8000 (40%), 'Sivan' incrementó a 47% y 'Ram' disminuyó a 22,8% de sobrevivencia. El valor de DHLs, en los callos con-PEG se incrementó significativamente en 'Ica' (11,38% de PEG-8000 p/v) y 'Sivan' (10,5% de PEG-8000 p/v). La concentración de carbohidratos solubles totales disminuyó en 'Americana', en 'Sivan' e 'Ica' se incrementaron y en 'Ram' el incremento fue más del doble. La concentración de prolina se aumentó significativamente (p < 0,05) en 'Ica', 'Sivan' y 'Americana', pero disminuyó en 'Ram'. Respecto al contenido de proteína soluble, éste aumentó significativamente (p < 0,05) en los cuatro cultivares. El estudio proteómico preliminar muestra proteínas relacionadas con el crecimiento celular y enzimas relacionadas con la actividad ascorbato peroxidasa y superóxido dismutasa en 'Ica' y 'Sivan', capaces de aclimatarse al déficit hídrico, indicando un posible rol de estas proteínas en la tolerancia al déficit hídrico.