La agricultura de regadío es responsable de un tercio de la producción agrícola global, pero el uso excesivo de los recursos hídricos y la intensificación de las prácticas agrícolas amenazan su sostenibilidad. El uso de agua salina en el riego se ha convertido en una alternativa en áreas sometidas a sequías frecuentes, pero esta práctica afecta el crecimiento de las plantas debido al impacto osmótico y al exceso de iones. Las rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR) pueden mitigar los impactos negativos de la salinidad y otros factores abióticos en los rendimientos de los cultivos. Desde el hiperárido Desierto de Atacama, se podría aumentar la tolerancia de las plantas a la salinidad, permitiendo su uso como biofertilizantes para cultivos de lechuga utilizando aguas con altos contenidos de sal. En este trabajo, se obtuvieron muestras de rizosfera de halófitas del Desierto de Atacama, y se aislaron e identificaron actinobacterias mediante secuenciación del gen 16S. Se evaluaron las actividades PGPR de solubilización de fosfatos, fijación de nitrógeno y producción de sideróforo y auxina a concentraciones crecientes de NaCl, así como la mejora de la tolerancia a la sal en plantas de lechuga regadas con 100 mM de NaCl. Se evaluaron la actividad fotosintética y el contenido de clorofila, el contenido de prolina, la peroxidación de lípidos, la concentración de cationes y P, y la identificación y cuantificación de compuestos fenólicos. Las cepas ATMLC132021 y ATMLC122021 fueron positivas para las actividades de fijación de nitrógeno y solubilización de P y produjeron auxina hasta 200 mM de NaCl. En plantas de lechuga, ambas cepas pudieron mejorar la tolerancia al estrés salino aumentando los contenidos de prolina, carotenoides, clorofila, eficiencia en el uso del agua (WUE), conductancia estomática (gs) y fotosíntesis neta (A), concomitantemente con la sobreproducción del compuesto fenólico ácido dicaffeoylquínico. Todos estos rasgos se correlacionaron positivamente con la producción de biomasa bajo riego con agua salina, sugiriendo su posible uso como bioinoculantes para la agricultura en áreas donde los recursos hídricos son escasos y generalmente con altas concentraciones de sal.