La contaminación por cadmio (Cd) en suelos agrícolas representa una amenaza significativa para la salud humana a través de la cadena alimentaria. Es de gran importancia abordar la producción segura de trigo en suelos agrícolas contaminados con Cd. Este estudio empleó la aplicación foliar de ácido ferúlico (AF) en ensayos hidropónicos y de campo para investigar su potencial en la mitigación de la toxicidad por Cd y la reducción de la acumulación de Cd en los granos de trigo. Nuestros hallazgos revelaron que la aplicación de AF a 20 y 50 M promovió el crecimiento de las plantas, aumentó la eficiencia fotosintética y mejoró la tolerancia de las raíces al Cd al aumentar el diámetro medio de las raíces, el área superficial y el número de puntas de raíz, así como al mejorar la defensa antioxidante en las raíces. Especialmente, la aplicación foliar de AF a 20 M alivió significativamente la inhibición del crecimiento inducida por Cd en las plántulas y redujo el contenido de Cd en los granos en un 66.3% en comparación con el estrés por Cd solo. Mecanísticamente, el AF downreguló el gen transportador de Cd para reducir la translocación de Cd de las raíces a los brotes, mientras que upreguló el gen de compartimento celular de Cd para aumentar la retención de Cd en las raíces, de las cuales el 82.9% fue secuestrado en las raíces. Durante el período de llenado de granos en el ensayo de campo, la aplicación de AF redujo el transporte de Cd de las raíces a los tallos y de los tallos a las raquides, pero mejoró la retención de Cd en las raquides y las raíces. Además, el AF downreguló el gen de carga de Cd en el floema, limitando la asignación de Cd a las brácteas y los granos, lo que a su vez redujo el contenido de Cd en los granos. En conjunto, la aplicación foliar de AF moduló las vías de transporte de Cd al downregular coordinadamente los genes transportadores de xilema y floema y mejorar la capacidad de retención de Cd en las raíces. Estos hallazgos establecieron al AF como una estrategia prometedora para la desintoxicación de Cd y la reducción de la acumulación en los granos de cultivos a través de intervenciones fisiológicas y moleculares integradas. En general, tiene potencial para el desarrollo futuro de una producción agrícola segura en suelos contaminados con Cd.