Los impactos negativos del calor extremo y la sequía en las plantas de olivo han impulsado la búsqueda de enfoques de mitigación basados en el uso de bioestimulantes, que han demostrado ser efectivos en la contrarrestación de tensiones ambientales. El objetivo de nuestro estudio fue evaluar la efectividad de seis bioestimulantes en la mitigación de altas temperaturas y estrés hídrico en árboles jóvenes de olivo en términos de parámetros vegetativos y ecofisiológicos, así como de contenido de compuestos bioactivos. Los bioestimulantes basados en glicina betaína y macro- y microalgas protegieron efectivamente las plantas del estrés abiótico al mejorar sus parámetros ecofisiológicos y vegetativos. Al final de la temporada de crecimiento, las plantas de olivo estaban experimentando déficit hídrico que se había acumulado durante los meses de verano. En este momento, las plantas tratadas con glicina betaína tenían una conductancia estomática tres veces mayor en comparación con el control, mientras que las plantas rociadas con la mezcla de algas tenían un contenido relativo de agua un 33% mayor que el control. El tratamiento con caolín resultó en mayores fenoles totales y actividades antioxidantes (DPPH, FRAP y ABTS) en condiciones de estrés hídrico y causó un aumento del 238,53 y 443,49% en el contenido total de polifenoles en las hojas en régimen de agua al 100% y 50%, respectivamente. Este estudio mostró la efectividad de los bioestimulantes en mitigar el daño del estrés abiótico en árboles jóvenes de olivo, al mejorar algunos parámetros vegetativos, ecofisiológicos y nutracéuticos de las hojas. Se necesitan más estudios para probar la eficacia de estos bioestimulantes en condiciones de campo abierto en olivos en plena producción.