La estimación y cuantificación de los costos ambientales externos (costos ocultos) son cruciales para las evaluaciones de sostenibilidad de los proyectos de reutilización de aguas residuales tratadas. Sin embargo, estos costos rara vez se consideran en los estudios de análisis económico. En este trabajo, se combinaron la evaluación del ciclo de vida (ACV) monetizada y el costo del ciclo de vida (CCV) en un modelo híbrido para calcular los costos ambientales externos (CAE) y los costos internos (CI) de producir 1 t de producto de origen vegetal irrigado con agua reciclada en un contexto mediterráneo. El costo total se calculó combinando los resultados del ACV y el CCV monetizados. Los resultados para los cultivos considerados fueron 119,4 EUR/t para tomates, 344,4 EUR/t para uvas de mesa y 557 EUR/t para alcachofas. Nuestros hallazgos muestran que hay costos ocultos significativos a nivel de la granja, con los CAE representando el 57%, 23% y 38% del costo total de tomates, uvas de mesa y alcachofas, respectivamente. El uso de electricidad para el tratamiento del agua y la fertilización generó la mayor parte de los CAE impulsados por las categorías de impacto de calentamiento global, material particulado, acidificación y escasez de recursos fósiles. En comparación con el agua subterránea, los mayores costos internos del agua reciclada fueron compensados por menores costos externos, particularmente cuando se apoyaron en un tratamiento de aguas residuales de bajo consumo energético. Esto demuestra que incorporar los CAE en los análisis económicos podría generar una mejor comprensión de la rentabilidad de la reutilización de aguas residuales tratadas en la producción de cultivos. En Italia y la región mediterránea, la investigación sobre la sostenibilidad de la reutilización del agua en la irrigación a través del pensamiento del ciclo de vida sigue siendo limitada. Utilizando un enfoque multimétrico, nuestro análisis aportó nuevas perspectivas sobre el rendimiento económico y ambiental, así como sus relaciones de compensación en la reutilización de aguas residuales para la irrigación de cultivos agrícolas. En futuras investigaciones, sería de interés utilizar diferentes métodos de monetización, así como investigar las externalidades sociales para explorar su tamaño y papel en los costos externos totales.