En un escenario de cambio climático global acelerado, el crecimiento continuo de la población mundial y el uso excesivo de fertilizantes químicos, la búsqueda de alternativas sostenibles para la producción agrícola es crucial. El presente estudio se llevó a cabo para evaluar las características promotoras del crecimiento de las plantas (PGP) de dos cepas de levadura y las características fisicoquímicas de cápsulas nanométricas y nanopartículas de óxido de hierro (FeO-NPs) para la formulación de nanobiofertilizantes. Se evaluaron los efectos fisiológicos y productivos en un ensayo en invernadero utilizando plantas de lechuga. Los resultados mostraron que la cepa de levadura exhibió una mayor capacidad de solubilización de fosfato tricálcico y tenía un mayor contenido de ácido indol-3-acético (IAA). La encapsulación de la cepa en cápsulas de alginato de sodio mejoró significativamente el crecimiento, la conductancia estomática y la tasa fotosintética de las plantas de lechuga. La caracterización fisicoquímica de las FeO-NPs reveló un tamaño de partícula de 304.1 nm y un potencial Z negativo, lo que indicó su estabilidad y idoneidad para aplicaciones agrícolas. La incorporación de las FeO-NPs en las cápsulas fue confirmada por análisis SEM-EDX, que mostró la presencia de Fe como el elemento principal. En resumen, este estudio destaca el potencial de los nanobiofertilizantes que contienen cepas de levadura encapsuladas en alginato de sodio con FeO-NPs para mejorar el crecimiento de las plantas y la eficiencia fotosintética como un camino hacia una agricultura más sostenible.