Actualmente, el bulbo de hinojo se está convirtiendo en una verdura altamente demandada y consumida debido a su sabor a regaliz y beneficios para la salud. Aunque la composición química del aceite esencial de hinojo ha sido ampliamente estudiada, los compuestos bioactivos no volátiles de los bulbos de hinojo han recibido menos atención. Aquí, se analizaron el perfil fenólico y la actividad antioxidante en términos de actividad captadora de radicales DPPH, poder reductor, capacidad quelante de iones ferrosos e inhibición de la peroxidación lipídica utilizando cuatro genotipos híbridos de hinojo y tres solventes de extracción diferentes (metanol, metanol-acuoso y agua caliente). Los resultados de la actividad antioxidante revelaron variaciones significativas entre las variedades de hinojo (>3 veces de diferencia para DPPH y poder reductor y >2.7 veces para la inhibición de la peroxidación lipídica), siendo los extractos metanólicos los que mostraron la mayor actividad antioxidante. El contenido total de fenoles alcanzó su máximo en los extractos metanol-acuosos, mostrando una diferencia de 2 veces entre los genotipos de hinojo. Los análisis de HPLC-PDA/MS identificaron altos niveles de derivados de ácido cafeico en los extractos de agua caliente, especialmente en el genotipo comercial. Los beneficios terapéuticos asociados con estos compuestos hacen razonable utilizar un detallado cribado fitoquímico en programas de cría de hinojo para obtener variedades con nuevas funcionalidades y, por lo tanto, un mayor valor añadido.