Las plantas medicinales cultivadas en entornos naturales están expuestas a diferentes condiciones ambientales adversas que determinan su crecimiento y desarrollo, así como la composición y concentración de metabolitos secundarios en sus órganos. El objetivo de este estudio fue evaluar los efectos de las condiciones ambientales asociadas con localidades y ciclos de crecimiento anuales sobre los contenidos de compuestos fenólicos y flavonoides, la actividad antioxidante y los ácidos fenólicos potencialmente bioactivos en las raíces de una especie medicinal del México templado. Las muestras para el análisis de composición se recolectaron utilizando un diseño bifactorial: el Factor A consistió en las localidades (Morelos y La Unión de San Martín Huamelulpam, México) y el Factor B estuvo representado por el ciclo de crecimiento anual (2020 y 2021). En cada muestra, se evaluaron los contenidos de polifenoles y flavonoides equivalentes de quercetina y catequina, así como la actividad antioxidante mediante espectrofotometría. Posteriormente, se identificaron y cuantificaron los ácidos clorogénico, cafeico y rosmarínico utilizando cromatografía líquida de alta resolución con detección por arreglo de diodos (HPLC-DAD). Las condiciones de crecimiento anuales y, en menor medida, la localidad de origen de las muestras influyeron significativamente en los contenidos de compuestos fenólicos y la actividad antioxidante. Las condiciones ambientales que ocurrieron en 2021 favorecieron un aumento en los contenidos de compuestos fenólicos en comparación con los de 2020, y se observó el mismo patrón para el ácido clorogénico; sin embargo, para los ácidos cafeico y rosmarínico, se observó el patrón opuesto. El contenido de ácidos fenólicos en las raíces sigue patrones diferentes e independientes entre ciclos, basados en la interacción entre la localidad de origen y el ciclo de crecimiento anual. Este estudio cuantifica la magnitud del efecto ambiental total sobre las concentraciones de compuestos fenólicos en las raíces, que se midió mediante muestreo durante dos ciclos de crecimiento anuales, donde el factor de localización de muestreo tuvo poca influencia. Los compuestos bioactivos identificados en las raíces tienen el potencial de ser utilizados como medicinas alternativas, como mencionan diferentes familias de Oaxaca, México.