Décadas de avances tecnológicos han llevado a importantes preocupaciones ambientales, particularmente la bioacumulación de metales pesados, que representan riesgos persistentes para los ecosistemas y la salud humana. En consecuencia, la investigación ha cambiado cada vez más de las técnicas de remediación convencionales hacia soluciones más sostenibles y respetuosas con el medio ambiente. Esta revisión explora los avances recientes, los desafíos en curso y las perspectivas futuras en el campo de la biorremediación, enfatizando su potencial como una tecnología verde para la descontaminación de metales pesados. A pesar de los avances significativos, persisten desafíos clave, incluyendo limitaciones de escalabilidad y la gestión de subproductos de la biorremediación, junto con la influencia de políticas regulatorias y la percepción pública sobre su implementación a gran escala. Enfoques emergentes como la ingeniería genética y la nanotecnología muestran promesas para superar estas limitaciones. La edición genética permite adaptar rasgos metabólicos específicos para procesos biológicos dirigidos hacia una mayor tolerancia a contaminantes y una mayor eficiencia de biodegradación, mayor especificidad y afinidad enzimática, y un mejor rendimiento y adaptación en las plantas. Las nanotecnologías, particularmente las nanoestructuras biogénicas, abren la posibilidad de reutilizar materiales de desecho así como aprovechar las ventajas de la biosíntesis de nanopartículas con mayor estabilidad, biocompatibilidad y capacidades biostimulantes. Además, los biopolímeros y los nanocompuestos de base biológica pueden mejorar la eficiencia y los costos de los protocolos de biorremediación. Aun así, se necesita más investigación para evaluar sus riesgos y viabilidad a largo plazo.