马铃薯是继水稻、小麦和玉米之后的第四大主粮作物，对保障国家粮食安全有重要意义，为探索黄土高原半干旱区马铃薯（Solanum tuberosum L.）产量、叶片光合生理及干物质积累对水分胁迫的响应特征，以马铃薯主栽品种“新大坪”为试验材料，于2021年进行土壤水分胁迫试验，在块茎膨大关键期（8月）控制土壤水分，设置田间持水量的40%±5%（中度水分胁迫，T1处理）、55%±5%（轻度水分胁迫，T2处理），以田间持水量的75%±5%（充分供水处理，T3）为对照进行分析。结果表明：水分胁迫条件下，马铃薯单株最大块茎重、块茎重和产量均下降，块茎个数减少，屑薯重和屑薯个数显著增加（P<0.05），T1和T2处理产量较T3分别下降30%和13%；叶片净光合速率（Net Photosynthetic Rate，P_n）、气孔导度（Conductance to H₂O，G_s）、胞间CO₂浓度（Intercellular CO₂ Concentration，C_i）显著下降，其中气孔导度（G_s）降幅最大（59%），T1处理水分利用效率（Water Use Efficiency，WUE）较T3提高31%；在弱光区，中度和轻度水分胁迫对P_n影响不显著（P>0.05），在光强大于等于300 μmol·m^-2·s^-1时，处理间差异增大，T1、T2处理P_n较T3平均下降42%和32%；受水分胁迫影响，最大净光合速率（P_nmax）、光补偿点（Light Compensation Point，LCP）和暗呼吸速率（R_d）显著下降（P<0.05），轻度水分胁迫光饱和点（Light Saturation Point，LSP）最高，为893.32 μmol·m^-2·s^-1，中度水分胁迫叶片可利用的光合有效辐射（Photosynthetically Active Radiation，PAR）区间缩小，对强光的利用能力下降；水分胁迫导致根、茎、叶、叶柄干物重下降，其中中度水分胁迫叶柄降幅最大（63%），叶片次之（57%），根最小（53%）。该研究可为黄土高原半干旱区马铃薯干旱灾损评估和土壤水分的高效利用提供理论依据。