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Caracterizaram-se as respostas clínicas, hematológicas, bioquímicas e hormonais de 71 bovinos F2 (½ Gir x ½ Holandês), 39 machos e 32 fêmeas, entre 14 e 20 meses de idade, submetidos a condições de termoneutralidade (22ºC a 70% de umidade relativa) e ao estresse calórico (42ºC e 60% de umidade relativa). Os tratamentos foram realizados nas estações de verão e inverno em câmara bioclimática. Ao exame clínico, todos os animais apresentaram salivação e retração de globo ocular. Os animais apresentaram aumento do número de eritrócitos, concentração de hemoglobina, hematócrito, proteínas totais, ureia, creatinina, sódio, potássio, cloretos, cortisol, pH e densidade urinária e matéria seca das fezes no período de estresse calórico (P<0,05). O aumento de todas essas variáveis foi mais acentuado no verão (P<0,05). Os valores de γ-glutamil transferase e aspatato aminotransferase aumentaram no período da tarde no verão (P<0,05), e a concentração sérica de potássio foi constante entre estações (P>0,05). Concluiu-se que as variáveis hematológicas, bioquímicas e hormonais, bem como as características fenotípicas, revelaram-se importantes para caracterizar o estresse calórico em bovinos.