La creciente demanda de ingredientes naturales, seguros y sostenibles está impulsando la innovación en la ciencia cosmética. Este estudio evaluó el potencial anti-envejecimiento de 17 extractos de pétalos utilizando un enfoque bioanalítico multidisciplinario. Se realizaron ensayos espectrofotométricos in vitro para evaluar las actividades antiarrugas (anti-elastasa), anti-pigmentación (anti-tirosinasa) y antioxidante (DPPH, ABTS), mientras que la citotoxicidad se probó en queratinocitos HaCaT. El perfil químico utilizando HPTLC y UHPLC-MS/MS identificó 17 compuestos fenólicos. Por primera vez, se estudiaron los pétalos de rosa de pradera, peonía común, cultivares de castaño de indias, lila, naranjo falso, lirio naranja, tulipán de jardín, geranio de hiedra y flor de muro por sus propiedades anti-envejecimiento en la piel. Los extractos de rosa de pradera, peonía y geranio de hiedra mostraron una fuerte actividad anti-elastasa; la rosa y la peonía también demostraron un alto potencial antioxidante, mientras que la lila exhibió efectos significativos anti-tirosinasa. Se examinaron más a fondo los principales constituyentes fenólicos: ácido cafeico, ácido -cumarico y ácido gálico, mediante acoplamiento molecular, lo que confirmó sus propiedades inhibitorias al revelar los mecanismos de inhibición. Todos los extractos se confirmaron como no tóxicos en ensayos de toxicidad aguda en peces cebra a concentraciones relevantes. Esta estrategia integradora vincula efectivamente la composición química con la actividad biológica, ofreciendo una valiosa perspectiva para el desarrollo de agentes anti-envejecimiento seguros y de origen vegetal para aplicaciones cosméticas sostenibles.