El conocimiento sobre los posibles efectos tóxicos de los microplásticos (MPs) combinados con herbicidas en niveles tróficos más bajos sigue siendo en gran medida desconocido. El presente estudio tuvo como objetivo evaluar los posibles efectos tóxicos del tereftalato de polietileno (PET) y la poliamida (PA), aislados o combinados con el pesticida glifosato (GLY), en las microalgas. Para ello, las microalgas fueron expuestas a control, GLY (3 g/L), PET (0.5 y 1 mg/L), PA (0.5 y 1 mg/L), y las respectivas mezclas de cada MP con GLY, durante 12 días. Se determinaron el contenido de pigmentos fotosintéticos, fitoquímicos, antioxidantes y actividad enzimática. El crecimiento celular se mejoró significativamente en el día 4 en el grupo GLY+PA1 (~80%), en comparación con el control. En el día 12, la biomasa fue significativamente mayor en los grupos GLY (~25%) y GLY+PET0.5 (~26%) en relación con el control. Se observaron efectos significativos en los mecanismos enzimáticos y de desintoxicación, incluyendo un aumento en SOD (PET0.5, = 0.011) y CarE (GLY, PA y GLY+PA, < 0.01), y una disminución en GST en exposiciones combinadas, lo que respalda la activación enzimática inducida por estrés y las respuestas bioquímicas adaptativas. También se observaron efectos significativos en fitoquímicos y actividad antioxidante, con PET0.5 reduciendo significativamente los carotenoides totales (~65%), y los flavonoides (< 0.001) y orto-difenoles (< 0.05) disminuyendo en todos los grupos de exposición, en comparación con el grupo control. La disminución de flavonoides y orto-difenoles, moléculas antioxidantes importantes, sugiere el agotamiento de estos compuestos clave bajo estrés. La actividad de captura de DPPH, una medida del potencial antioxidante, fue inhibida en los grupos GLY+PA, indicando una defensa antioxidante comprometida. Los resultados confirmaron que los estresores combinados provocan respuestas distintas y a veces perjudiciales no previstas por exposiciones individuales. Nuestros hallazgos destacan que la exposición combinada al glifosato y a los MPs interrumpe significativamente las defensas antioxidantes y la actividad enzimática en las microalgas, indicando riesgos potenciales para los productores primarios en los ecosistemas acuáticos y subrayando las implicaciones ecológicas de los estresores co-contaminantes. De hecho, los resultados indican que los MPs pueden modificar la toxicidad de los herbicidas, planteando riesgos aumentados para la fisiología de las microalgas y potencialmente afectando la productividad primaria y el ciclo de nutrientes en los ecosistemas acuáticos. A su vez, los efectos negativos de los MPs en las microalgas pueden tener graves consecuencias para las redes alimentarias, la seguridad alimentaria y la salud ecológica.