El propósito del estudio actual fue determinar la posible mejora en la tolerancia de las plantas de soja contra el estrés inducido por vanadio en respuesta a la aplicación de residuos sólidos de oliva (OSW) y nanopartículas de selenio (Se-NPs), mediante la evaluación de metabolitos y sistemas de defensa de las plantas. Basándose en este objetivo, se realizó un experimento en macetas donde las plantas de soja se cultivaron con un tratamiento de fertilización (que incluía control, OSW, Se-NPs y Se-NPs + OSW) bajo estrés de vanadio (que incluía sin estrés y 350 mg de ortovanadato de sodio por kg de suelo). El aumento de la acumulación de peróxido de hidrógeno (HO) y malondialdehído (MDA) en las plantas estresadas por vanadio confirmó el daño oxidativo en las plantas sin fertilizar. Los resultados indicaron los efectos positivos del tratamiento combinado (Se-NPs + OSW) en mejorar la tolerancia al estrés de las plantas al lograr un equilibrio entre los ROS producidos y los ROS detoxificados en la planta. Esto se estimuló principalmente a través de la mejora de los parámetros fotosintéticos, la vía del metabolismo de antocianinas, la vía del fenilpropanoide, metabolitos antioxidantes no enzimáticos (tocoferoles, malondialdehído, polifenoles y flavonoides), enzimas antioxidantes, y componentes bioquímicos involucrados en el ciclo ASC/GSH (ascorbato, ascorbato peroxidasa, deshidroascorbato reductasa, monodeshidroascorbato reductasa, glutatión, glutatión reductasa y glutatión peroxidasa), y enzimas de eliminación directa de antioxidantes (peroxidasa, catalasa y superóxido dismutasa), lo que finalmente resultó en una mayor biomasa vegetal. En conclusión, la aplicación simultánea de los tratamientos de OSW y Se-NPs proporcionó una protección confiable para las plantas de soja en suelos contaminados con vanadio mediante la activación de mecanismos de defensa antioxidantes y no antioxidantes.