La valorización de los residuos industriales agroalimentarios es esencial para una economía circular, generando productos de alto valor, reducción de residuos, soluciones tecnológicas, oportunidades de empleo y una mayor seguridad alimentaria. Este trabajo muestra la valorización de semillas generadas como residuos de las industrias agroalimentarias de guayaba pera (Psidium guajava) y mango Tommy Atkins (Mangifera indica L.), a través de la extracción con dióxido de carbono supercrítico (scCO2). Después de la optimización de la condición sólida inicial de la materia prima (es decir, tamaño de partícula y contenido de humedad), se establecieron la presión y temperatura del scCO2 a través de la metodología de superficie de respuesta (RSM) para obtener un extracto oleoso con el mayor contenido en compuestos bioactivos de relevancia comercial, así como con una alta capacidad antioxidante. La cantidad total de extracto oleoso en semillas de guayaba y mango fue del 14% y 9%, respectivamente, mientras que la recuperación máxima del extracto supercrítico fue del 95% de semillas de guayaba a 38 MPa y 50 grados C, y del 88% de semillas de mango a 37 MPa y 63 grados C. Se obtuvieron fracciones bioactivas ricas en escualeno, -tocoferol, alfa-tocoferol, campesterol, beta-sitosterol y estigmasterol. Las mejores condiciones de extracción supercrítica, en términos de las fracciones bioactivas más ricas en compuestos menores, fueron a 17 MPa y 50 grados C para semillas de guayaba y a 23 MPa y 63 grados C para semillas de mango. En estas condiciones, también se encontraron las mayores capacidades antioxidantes para los extractos. Así, estas fracciones bioactivas podrían ser utilizadas en una variedad de productos en las actividades cosméticas, alimentarias, farmacéuticas y médicas debido a las propiedades beneficiosas de los compuestos identificados en la salud como antioxidantes, antiinflamatorios y reductores de colesterol.