La agricultura tiene un impacto ambiental significativo y al mismo tiempo enfrenta grandes desafíos, como responder a la necesidad de desarrollar sistemas de cultivo más sostenibles con mayor productividad. En este contexto, el presente estudio tuvo como objetivo obtener nanopartículas de lignina (LNs) a partir de orujo, un subproducto de la cadena del aceite de oliva, para ser utilizadas como un nanobiostimulante en plantas de tomate. Se conoce el efecto biostimulante de este biopolímero, pero su reducción a tamaño nanométrico puede enfatizar esta propiedad. Las plantas de tomate fueron sometidas a diferentes dosis de LN (25, 50 y 100 mg L) mediante aplicación foliar, y se observaron efectos inductivos en la maquinaria fotosintética, la producción de biomasa aérea y radicular, y la morfología de las raíces. Las plantas tratadas mostraron una mayor eficiencia en la captura y uso de la luz, mientras que redujeron la fracción disipada como calor o potencialmente tóxica para las células por la posibilidad de crear especies reactivas de oxígeno (ROS). Finalmente, este beneficio se vio acompañado de un aumento en el contenido de pigmentos y una acción estimulante sobre el contenido de nitrógeno (NBI) y sustancias antioxidantes como los flavonoides. En conclusión, el presente estudio amplía el horizonte de sustancias con acción biostimulante al demostrar la validez y eficacia de los nanobiostimulantes obtenidos de residuos biológicos de la cadena de producción de aceite de oliva.