La contaminación por metales pesados (HM) en suelos agrícolas representa una amenaza significativa para la salud del suelo y la productividad de las plantas. Este estudio investiga el impacto del estrés por cadmio (Cd) y zinc (Zn) en plantas de tomate y explora el potencial de mitigación de los biostimulantes microbianos (MB), incluidos los hongos micorrízicos arbusculares (AMF) y So_08 (PGPR), durante un período de 52 días utilizando enfoques multi-ómicos. El perfilado de exudados radiculares reveló cambios metabólicos distintos bajo estrés por HM, lo que comprometió las interacciones suelo-planta. El estrés por Cd redujo la secreción de fenilpropanoides (suma LogFC: -45.18), lípidos (suma LogFC: -27.67) e isoprenoides (suma LogFC: -11.67), metabolitos clave en la defensa antioxidante, mientras que también suprimió las poblaciones fúngicas de la rizósfera. Por el contrario, el estrés por Zn mejoró la exudación de lípidos (como esfingolípidos y esteroles, con suma LogFC de 8.72 y 9.99, respectivamente) para mantener la integridad de la membrana y remodeló las comunidades rizobacterianas. La aplicación de MB mitigó el estrés inducido por HM al mejorar las síntesis de metabolitos especializados, incluidos ácidos cinámicos, terpenoides y flavonoides, lo que promovió la resiliencia de los cultivos. Los MB también remodelaron la diversidad microbiana, fomentando especies beneficiosas como spp., bajo estrés por Cd, y estimulando rizobacterias como spp. bajo estrés por Zn. Específicamente, bajo estrés por Cd, la diversidad bacteriana se mantuvo relativamente estable, lo que sugiere su resiliencia al Cd. Sin embargo, las comunidades fúngicas mostraron una mayor sensibilidad, con una disminución en la diversidad en suelos tratados con Cd y una recuperación parcial cuando se aplicaron MB. Por el contrario, el estrés por Zn causó una disminución en la alfa-diversidad bacteriana, mientras que la diversidad fúngica se mantuvo, lo que indica que el Zn actúa como un filtro ecológico que suprime los taxones bacterianos sensibles y favorece las especies fúngicas tolerantes al Zn. La integración de datos multi-ómicos combinada con el análisis de redes destacó características clave asociadas con una mejor disponibilidad de nutrientes y una reducción de la toxicidad por HM bajo tratamientos con MB, incluidos metabolitos y taxones microbianos vinculados al ciclo del azufre, el metabolismo del nitrógeno y las vías de reducción del hierro. Estos hallazgos demuestran que los MB pueden modular las respuestas metabólicas de las plantas y restaurar las comunidades microbianas de la rizósfera bajo estrés por Cd y Zn, con PGPR mostrando efectos de recuperación metabolómica más amplios y AMF influyendo en vías de metabolitos específicos. Este estudio proporciona nuevas perspectivas sobre las interacciones planta-microbio en entornos contaminados por HM, apoyando la aplicación potencial de biostimulantes para la remediación sostenible del suelo y la mejora de la salud de las plantas.