RESUMEN Los patrones fenológicos, moldeados por las interacciones físicas y bióticas en hábitats marginales, pueden revelar características únicas para la permanencia de una población. La fenología de Stenocereus thurberi, una cactácea columnar del Desierto Sonorense, ha mostrado variación geográfica asociada con el clima y los polinizadores, pero no se conoce su comportamiento en ambientes más húmedos de su área de distribución. El objetivo de esta investigación es describir la dinámica reproductiva y la estructura de tamaños de tres poblaciones en una transición matorral-bosque caducifolio de 170 km de longitud. Las plantas se caracterizaron por su talla, cobertura y número de tallos; los estados fenológicos se basaron en la escala de Campbell y se registraron quincenalmente en 50 individuos de cada población. Se encontraron diferencias en la arquitectura de las plantas, la distribución de tamaños y la actividad reproductiva. El dosel individual en plantas de la población costera (Plan de Guadalupe, 244 mm) es más ramificado (23.3 ± 3.0 tallos / planta) y más extendido (4.6 ± 0.7 m2; media ± 1 error estándar) que en el bosque caducifolio (Las Cruces, 830 mm), cuyas plantas tuvieron mayor desarrollo vertical (9.3 ± 1.3 tallos / planta, 1.2 ± 0.2 m2). Las poblaciones mostraron diferencias en la estructura de tamaños, con plantas más grandes en la costa que en las otras poblaciones. El calendario del periodo reproductivo se demoró 15-30 días y se prolongó por cuatro semanas más en la costa que en las otras poblaciones. La producción de estructuras reproductivas en fechas pico mostró diferencias altamente significativas (F = 31.68, p< 0.001), con medias de 69.5 ± 8.7 en la costa, 28.3 ± 3.2 en Buenavista y 16.6 ± 5.4 en Las Cruces. La precipitación y la temperatura son determinantes en la producción de estructuras reproductivas y la estructura de tamaños de las poblaciones locales. Es posible que la baja producción de flores y frutos de pitaya en el bosque caducifolio sea consecuencia de altas tasas de aborto, depredación de estructuras y competencia por luz, mientras la polinización es facilitada por coexistencia con otra especie columnar, Stenocereus montanus.