El CO atmosférico elevado (eCO) puede mejorar significativamente el metabolismo de las plantas y mejorar su calidad nutricional. Aunque varios estudios han abordado el efecto del eCO en las plantas, hasta donde sabemos, no hay estudios que hayan aplicado el eCO para mejorar el crecimiento, la composición química y las propiedades biológicas del ajwain durante la germinación. Aquí, se empleó eCO (620 umol mol) para potenciar las reacciones fotosintéticas. La mejora en la fotosíntesis indujo el metabolismo primario y secundario bioactivo, lo que llevó a una mejora en las actividades biológicas de los brotes en comparación con los brotes y semillas de control. Los brotes tratados con eCO mostraron niveles significativamente más altos ( < 0.05) de la mayoría de los metabolitos primarios y secundarios nutricionales medidos como azúcares solubles, aminoácidos esenciales, ácidos orgánicos, aceites esenciales, fenoles y flavonoides que los brotes de control, que tuvieron valores significativamente más altos que las semillas de control. El eCO mejoró significativamente las propiedades antimicrobianas de los brotes contra 11 de 13 especies microbianas en comparación con los brotes de control, que tenían actividades antimicrobianas más potentes que las semillas. El aumento significativo en el potencial antioxidante de los brotes tratados se indicó por los niveles mejorados de poder antioxidante reductor férrico (FRAP), DPPH y capacidad de absorción de radicales de oxígeno (ORAC). Además, la actividad anticancerígena contra cuatro líneas celulares tumorales humanas diferentes fue significativamente ( < 0.05) potenciada tanto por la germinación como por la exposición al eCO. Por lo tanto, el presente estudio confirma el efecto sinérgico de la germinación con la exposición al eCO como enfoques prometedores para producir brotes de ajwain con nutracéuticos ricos, fitoquímicos efectivos y actividades biológicas mejoradas.