AquaCrop simula el rendimiento final de los cultivos en cuatro pasos (que se ejecutan en serie para cada incremento diario de tiempo) que se describen a continuación. Los cuatro pasos son fáciles de entender, lo que garantiza la transparencia del enfoque de modelización.

1. Desarrollo de la cubierta vegetal: en AquaCrop, el desarrollo del follaje se expresa a través de la cubierta vegetal (CC) en lugar del índice de área foliar. CC es la fracción de la superficie del suelo cubierta por el dosel; varía de cero en la siembra (es decir, 0 por ciento de la superficie del suelo cubierta por el dosel) a un valor máximo a mediados de temporada tan alto como 1 si se alcanza la plena cobertura del dosel (es decir, 100 por ciento de la superficie del suelo está cubierta por el dosel). Al ajustar el contenido de agua en el perfil del suelo cada día, AquaCrop realiza un seguimiento de las tensiones que podrían desarrollarse en la zona de las raíces. El estrés hídrico del suelo puede afectar a la hoja y, por tanto, a la expansión del dosel. Si es grave, puede desencadenar la senescencia temprana del dosel.
2. Transpiración del cultivo: en condiciones de buen riego, la transpiración del cultivo (Tr) se calcula multiplicando la evapotranspiración de referencia (ETo) por un coeficiente de cultivo (KcTr). El coeficiente de cultivo es proporcional al CC y, por tanto, varía a lo largo del ciclo de vida de un cultivo en función de la cubierta de dosel simulada. El estrés hídrico no sólo puede afectar al desarrollo del dosel, sino que también puede inducir el cierre de los estomas y, por tanto, afectar directamente a la transpiración del cultivo.
3. Biomasa aérea: la cantidad de biomasa aérea (B) producida es proporcional a la cantidad acumulada de transpiración del cultivo (ΣTr); el factor proporcional se conoce como productividad hídrica de la biomasa (WP). En AquaCrop, WP se normaliza por el efecto de las condiciones climáticas, haciendo que la productividad hídrica de la biomasa normalizada (WP) sea válida para diversos lugares, estaciones y concentraciones de dióxido de carbono.

Rendimiento del cultivo: la biomasa aérea simulada integra todos los productos fotosintéticos asimilados por un cultivo durante la temporada. El rendimiento del cultivo (Y) se obtiene a partir de B utilizando un índice de cosecha (HI), que es la fracción de B que es producto cosechable. El HI real se obtiene durante la simulación ajustando el índice de cosecha de referencia (HIo) con un factor de ajuste para los efectos del estrés.