Abstract Cowpea is a leguminous plant belonging to the fabaceae family cultivated in the North and Northeast regions of Brazil, with productive potential. Among the abiotic factors, water deficiency is one of the main environmental limitations that influence agricultural production in the world. The objective of this work was to study the relative water content and osmoregulators of cowpea plants subjected to water stress. The experiment was carried out in a greenhouse at the Universidade Federal Rural da Amazônia (UFRA, Belém, PA), cowpea plants BR-17 Gurguéia Vigna unguiculata (L.) Walp were used. The experimental design was completely randomized (DIC) in a 2 × 2 factorial scheme, two water conditions (control and water deficit) and two times of stress (four and six days of water suspension), with 7 replications, totaling 28 experimental units. The water deficit affected plants, causing a reduction in relative water content (69.98%), starch (12.84% in leaves and 23.48% in roots) and carbohydrates (84.34%), and an increase in glycine-betaine, sucrose (114.11% in leaves and 18.71% in roots) and proline (358.86%) at time 2. The relative water content was negatively affected by water conditions, with a decrease in relation to the interaction of the aerial part and the root system. Therefore, greater metabolic responses were noted in plants that were subjected to stress treatment at time 2 (6 days). Resumo O feijão-caupi é uma planta leguminosa pertencente à família das Fabaceae cultivada nas regiões Norte e Nordeste do Brasil, com potencial produtivo. Entre os fatores abióticos, a deficiência hídrica é uma das principais limitações ambientais que influenciam a produção agrícola no mundo. O objetivo do trabalho foi estudar o conteúdo relativo de água e os osmorreguladores de plantas de feijão-caupi submetidas ao estresse hídrico. O experimento foi conduzido em casa de vegetação da Universidade Federal Rural da Amazônia (UFRA, Belém, PA), foram utilizadas plantas de feijão-caupi BR-17 Gurguéia Vigna unguiculata (L.) Walp. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado (DIC) em esquema fatorial 2 × 2, duas condições hídricas (controle e déficit hídrico) e dois tempos de estresse (quatro e seis dias de suspensão hídrica), com 7 repetições, totalizando 28 unidades experimentais. O estresse hídrico afetou as plantas, provocando redução no conteúdo relativos de água (69,98%), amido (12,84% nas folhas e 23,48% nas raízes) e carboidratos (84,34%), e aumento na glicina-betaína, sacarose (114,11% nas folhas e 18,71% nas raízes) e prolina (358,86%) no tempo 2. O conteúdo relativo de água foi afetado negativamente pelas condições hídricas, com diminuição em relação à interação da parte aérea e do sistema radicular. Diante disso, notou-se maiores respostas metabólicas nas plantas que foram submetidas ao tratamento de estresse no tempo 2 (6 dias).