A melancia é uma fruta consumida em todo o Brasil, sendo o Nordeste a região de maior produção. Assim, dada à importância econômica e social do seu cultivo, torna-se cada vez mais importante a exploração de opções para mitigar os efeitos do déficit hídrico em zonas semiáridas. O objetivo foi avaliar o efeito da interação estresse hídrico × Bacillus spp. × épocas de crescimento, sobre as variáveis fisiológicas, morfológicas, bioquímicas e enzimáticas na melancieira. Adotou-se o delineamento em blocos casualizados com parcelas subdivididas e cinco repetições, em um esquema fatorial 4x4x5, sendo quatro níveis de umidade do solo (40; 60; 80 e 100% da capacidade de retenção de água do solo do solo); quatro inoculações (Controle Negativo; Bactéria XX6.9; Bactéria P6.2 e MIX – Co inoculação de XX6.9 e P6.2) e cinco épocas de cultivo (19; 31; 45; 59 e 72 dias após a semeadura - DAS). O experimento foi conduzido do período de setembro a novembro de 2021 em casa de vegetação (com tela de sombreamento de 40% Chromatinet®) localizada na Universidade do Estado da Bahia - UNEB, Departamento de Tecnologia e Ciências Sociais – DTCS III, no município de Juazeiro (BA). A fase vegetativa foi o período de maior sensibilidade para os pigmentos fotossintéticos, diâmetro do caule e área foliar, em função do estresse hídrico e do tipo de inoculação. Já variáveis como o número de folhas e comprimento do caule foram influenciados na transição do período vegetativo-floração. Todos os tratamentos bacterianos apresentaram melhora em algum atributo da cultura. O tratamento P6.2 incrementou atributos na parte aérea, fisiológica, e massa fresca e seca, reduziu os níveis de MDA (peroxidação lipídica) e aumentou a atividade da POD (Peroxidase) e CAT (Catalase), contribuindo para a tolerância ao estresse. Apesar do tratamento XX6.9 ter proporcionado um incremento nas trocas gasosas, nos atributos morfológicos e, de osmorreguladores, não atenuou os efeitos do déficit hídrico, já que os níveis de MDA foram elevados sob estresse severo. O MIX de bactérias incrementou trocas gasosas no nível de umidade de 40%, maximizou o comprimento e volume radicular nos níveis de umidade 66 a 69%, reduziu MDA, elevou CAT e POD, porém não repercutiu em maior biomassa fresca e seca da raiz.