Em regiões semiáridas, um fator limitante ao desenvolvimento das leguminosas é o déficit hídrico. Uma das alternativas para melhoraria da tolerância das leguminosas à seca seria a melhoria da sua nutrição nitrogenada. O objetivo desse estudo foi avaliar a eficiência da inoculação com Bradyrhizobium viridifuturi, bem como da aplicação de fertilizante químico nitrogenado na modulação do crescimento e fisiologia de plantas de feijão-fava (Phaseolus lunatus L.) sob níveis de déficit hídrico em dois solos do semiárido piauiense em casa de vegetação. Foram conduzidos dois experimentos, um para cada solo (arenoso e franco-arenoso), com delineamento em blocos casualizados e os tratamentos arranjados em esquema fatorial (3 x 3): três formas de fornecimento de nitrogênio (N) [N mineral (ureia), inoculação com B. viridifuturi (UFLA03-84) e um controle sem inoculação e sem nitrogênio] sob três níveis hídricos [seca severa (30% da capacidade de vaso - CV), seca moderada (60% CV) o controle (90% CV)]. A escassez hídrica afetou negativamente a nodulação, parâmetros morfométricos, produção de biomassa e acúmulo de nitrogênio nas plantas em ambos os solos. A inoculação com B. viridifuturi aumentou a nodulação das plantas nos diferentes níveis hídricos nos dois solos, a eficiência de carboxilação da rubisco e a fotossíntese líquida nas plantas cultivadas no solo arenoso sob seca severa. A fonte de N mineral foi a mais eficiente na produção de biomassa vegetal no solo arenoso, no acúmulo de nitrogênio e conteúdo de pigmentos fotossintéticos nos três níveis hídricos, em ambos os solos. Essa fonte aumentou ainda a eficiência da carboxilação da rubisco e fotossíntese líquida das plantas sob seca severa no solo arenoso. O uso do nitrogênio mineral é mais indicado que a inoculação com B. viridifuturi para melhoraria da tolerância do feijão-fava ao déficit hídrico, especialmente no solo arenoso.