El objetivo del presente estudio fue evaluar los efectos multifacéticos del hidrocarburo aromático policíclico fenantreno, utilizado principalmente en las industrias de colorantes, explosivos y farmacéuticos, sobre la fisiología de dos especies de bivalvos con valor económico como mariscos, a saber, el mejillón mediterráneo y la almeja europea. El estudio actual evaluó cómo el fenantreno afectó varios biomarcadores y puntos finales biométricos en ambos bivalvos, basado en un enfoque in vivo e in silico. Los bivalvos fueron expuestos durante cuatro períodos de tiempo (es decir, 7, 15, 21 y 28 días) a dos concentraciones de fenantreno en agua (50 ug/L y 100 ug/L). Para la almeja, se aplicó una contaminación adicional de sedimento debido a su estilo de vida bentónico típico (50 ug/kg y 100 ug/kg). El fenantreno redujo significativamente la capacidad de los bivalvos para tolerar la desecación y su Tiempo Mediano Letal, y también inhibió la actividad de la enzima acetilcolinesterasa de manera dependiente del tiempo. La actividad de la catalasa indicó que los bivalvos también experimentaron estrés oxidativo durante los primeros 21 días del experimento. La disminución significativa en la actividad de la catalasa observada durante la última semana del experimento para el mejillón apoyó una depleción de enzimas causada por el fenantreno. El fenantreno también tiene propiedades toxicocinéticas y toxicodinámicas, según lo evaluado por el enfoque in silico. En general, los resultados obtenidos sugieren que los bivalvos pueden ser utilizados como especies centinelas en estudios de monitoreo para evaluar el impacto ambiental del fenantreno en los ecosistemas marinos. La importancia de nuestros hallazgos se basa en el hecho de que en ecotoxicología, se sabe poco sobre los efectos crónicos, el uso simultáneo de múltiples especies como bioindicadores y las interacciones de modelado molecular.