Las microalgas han atraído un creciente interés en todo el mundo debido a sus posibles aplicaciones en múltiples sectores de la industria, como la energética, los nutracéuticos, la farmacéutica, la agricultura y la ecología. Se han sugerido conceptos de biorefinería de lípidos de microalgas para la producción de biodiésel junto con otras aplicaciones en varios estudios. Sin embargo, muy pocos estudios se centran en superar el grado de insaturación de los lípidos de microalgas utilizando métodos de fraccionamiento. Este estudio presenta un método para obtener dos fracciones de aceite de microalgas adecuadas para alimentos y biocombustibles a través de la formación de complejos de urea con la posterior producción de un aceite concentrado de PUFA de cadena larga adecuado para la industria nutracéutica. Se obtuvo una fracción rica en DHA y EPA de la biomasa seca de microalgas utilizando una sucesión de extracción, complejación con urea, fraccionamiento y esterificación con glicerol. Se utilizaron métodos analíticos y organolépticos para evaluar la calidad del producto final. Los resultados muestran que el método de complejación con urea permitió obtener dos fracciones lipídicas con diferentes perfiles de ácidos grasos. La fracción complejada con urea (UCF) contenía una mayoría de ácidos grasos saturados (54.46%); por lo tanto, podría encontrar aplicaciones en la industria de biocombustibles o alimentos. La fracción no complejada con urea (NUCF) era rica en ácidos grasos poliinsaturados (PUFA) (81.00%), especialmente PUFA de cadena larga con 16.52% de EPA y 35.08% de DHA. Las tasas de recuperación de EPA y DHA en la NUCF alcanzaron el 59% y el 87.14%, respectivamente. Finalmente, se determinaron las características fisicoquímicas y organolépticas del concentrado de aceite de DHA-EPA y se encontró que cumplían con las normas recomendadas por los estándares de la OMS/FAO para aceites comestibles y la Norma Estatal Rusa GOST 1129-2013.