Las nanopartículas de óxido de zinc (ZnO NPs) son una plataforma prometedora para su uso en investigación biomédica, especialmente dada su actividad anticancerígena y antimicrobiana. Este trabajo presenta la síntesis de NPs de ZnO dopadas con diferentes cantidades de iones de tierras raras de iterbio (Yb) y cerio (Ce) y la evaluación de sus actividades anticancerígenas y antimicrobianas. Las investigaciones estructurales indicaron una estructura hexagonal de wurtzita para todas las NPs preparadas. El tamaño de las partículas se redujo al aumentar la cantidad de Ce y Yb en ZnO. Las capacidades anticancerígenas de las muestras se examinaron mediante el ensayo de viabilidad celular MTT. Después de 48 horas de tratamiento, se observó una reducción en la viabilidad celular cancerosa, que fue x = 0.00 (68%), x = 0.01 (58.70%), x = 0.03 (80.94%) y x = 0.05 (64.91%), respectivamente. Encontramos que las muestras dopadas con x = 0.01 y x = 0.05 de Yb y Ce mostraron un mejor efecto inhibitorio sobre las células cancerosas HCT-116 que el ZnO sin dopar (x = 0.00). Se calculó el IC para las células HCT-116 de nanopartículas de ZnO co-dopadas con Ce y Yb y los valores de IC fueron x = 0.01 (3.50 ug/mL), x = 0.05 (8.25 ug/mL), x = 0.00 (11.75 ug/mL) y x = 0.03 (21.50 ug/mL). Las NPs de ZnO dopadas causaron muerte celular apoptótica en las células HCT-116. Las nanopartículas mostraron acción inhibidora tanto en células cancerosas como en microbianas. Se puede concluir que el dopaje de NPs de ZnO con Yb y Ce mejora sus efectos apoptóticos en células cancerosas y microbianas.