Conhecer os processos responsáveis pelos elevados rendimentos de grãos em diferentes linhagens de trigo é uma etapa essencial para a escolha das linhagens mais produtivas. O objetivo deste estudo foi selecionar linhagens de trigo através de caracteres fisiológicos e agronômicos, visando o desenvolvimento de cultivares com superior potencial produtivo. Foram avaliadas 5 linhagens de trigo provenientes do programa de melhoramento genético da UTFPR. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso com três repetições. As parcelas foram constituídas de seis linhas de 5,0m de comprimento com espaçamento entre linhas de 0,20m, perfazendo uma área de 6,0m2. Foram avaliados os caracteres de rendimento de grãos, estatura de plantas, número de grãos por espigueta, massa de mil grãos, aproveitamento do uso da água, taxa fotossintética, condutância estomática e taxa de transpiração. Os dados foram submetidos a análise de variância e em seguida foram estimados os coeficientes de correlação de Pearson. O rendimento de grãos esteve associado positivamente com a estatura de plantas, eficiência do uso da água, e negativamente com taxa de transpiração; os caracteres de número de grãos por espigueta e massa de mil grãos estiveram associados positivamente entre si; os valores de associação entre eficiência do uso da água foram inversamente proporcionais. Os genótipos UTFT 12947 e UTFT 12635 apresentam altos tetos produtivos e características fisiológicas superiores, sendo promissores para serem disponibilizados para o cultivo, como novas cultivares para a região sudoeste do Paraná.