RESUMO: Objetivou-se determinar a necessidade de água e o coeficiente de cultura para as diferentes fases fenológicas do milho ( Zea mays L) e do feijão-caupi ( Vigna unguiculata (L) Walp) em sistemas de plantio exclusivo e consorciado sob as condições climáticas do Semiárido brasileiro. O experimento foi conduzido no município de Petrolina, PE. Foram monitorados o rendimento de matéria seca total da parte aérea e a radiação fotossinteticamente ativa interceptada para ambas as culturas. Além disso, obteve-se a evapotranspiração da cultura (ETc) por meio do método do balanço de água no solo. Com estes dados e a evapotranspiração de referência foi obtido o coeficiente de cultura (Kc), os quais foram utilizados, posteriormente, para ajustar modelos em função dos graus dias acumulados. Com os resultados, constatou-se que o requerimento hídrico do milho e feijão-caupi no sistema de plantio consorciado foi maior que no sistema exclusivo. Os valores de Kc no consórcio foram de 0,90, 1,30, 1,20 e 0,72 para o milho, e 0,86; 1,30, 1,21 e 0,91 para o feijão-caupi, respectivamente, para as fases vegetativa, floração, enchimento de grãos e maturação. No sistema exclusivo esses valores foram de, 0,86, 1,23, 0,97 e 0,52 para o milho e de 0,68; 1,02, 1,06 e 0,63 para o feijão-caupi, nesta ordem. As variações dos valores de Kc para ambos os sistemas e culturas estiveram associadas ao incremento de biomassa e a interceptação da radiação. O modelo Gaussiano ajustado descreveu adequadamente a relação entre os valores de Kc e dos graus dias acumulados.