La salinidad representa un riesgo ambiental considerable, ejerciendo efectos perjudiciales en los cultivos hortícolas. La nanotecnología ha surgido recientemente como una vía prometedora para mejorar la tolerancia de las plantas al estrés abiótico. Entre las nanopartículas, se ha demostrado que las nanopartículas de óxido de cerio (CeO NPs) mitigan ciertos efectos del estrés, incluida la salinidad. En el presente estudio, se examinó el impacto de las CeO NPs (0, 25 y 100 mg L) en varios rasgos morfológicos, pigmentos fotosintéticos, parámetros bioquímicos y el perfil de aceite esencial de las plantas de hierbabuena bajo condiciones de estrés salino moderado (50 mM NaCl) y severo (100 mM NaCl). Como se esperaba, la salinidad redujo los parámetros morfológicos, incluyendo la altura de la planta, el número de hojas, el peso fresco y seco de las hojas y los brotes, así como los pigmentos fotosintéticos, en comparación con el control. Por el contrario, condujo a un aumento en el contenido de prolina, fenoles totales, malondialdehído (MDA), peróxido de hidrógeno (HO) y actividades de enzimas antioxidantes. En términos de aplicaciones de CeO NP, mejoraron la tolerancia a la salinidad de las plantas de hierbabuena al aumentar el contenido de clorofila y carotenoides, mejorar las actividades de las enzimas antioxidantes y reducir los niveles de MDA y HO. Sin embargo, las CeO NPs a 100 mg L tuvieron efectos adversos en ciertos parámetros fisiológicos, destacando la necesidad de considerar cuidadosamente la concentración aplicada de CeO NPs. Considerando la respuesta de los compuestos de aceite esencial, la combinación de estrés salino y tratamientos con CeO llevó a un aumento en las concentraciones de L-mentona, pulegona y 1,8-cineol, que son los compuestos predominantes en el aceite esencial de hierbabuena. En resumen, la aplicación foliar de CeO NPs fortaleció la resiliencia de las plantas de hierbabuena contra el estrés salino, ofreciendo nuevas perspectivas sobre el uso potencial de tratamientos con CeO NPs para mejorar la tolerancia al estrés de los cultivos.