La lechuga es un vegetal que contribuye con vitaminas, minerales, fibra, compuestos fenólicos y antioxidantes a la dieta humana. En la búsqueda de mejorar las condiciones de producción y la salud de los cultivos, el uso de microorganismos con capacidades promotoras del crecimiento de las plantas, como las levaduras del suelo (PGPY), en conjunto con la nanotecnología podría ofrecer un desarrollo sostenible de los agroecosistemas. Este estudio evaluó la síntesis de compuestos bioactivos promotores de la salud en la lechuga bajo la aplicación de levadura del suelo y una nanopartícula de hierro (NP-FeO) encapsulada en perlas de alginato. Se utilizaron dos cepas de levadura y un consorcio de ambas levaduras en presencia y ausencia de NP-FeO. Se identificaron y cuantificaron compuestos fenólicos a través de HPLC-ESI-Q-ToF y actividad antioxidante. Se identificaron diez compuestos fenólicos, destacando el isómero del ácido chicórico y dos glucósidos de quercetina con altas concentraciones de hasta 100 ug g en tratamientos con . Los tratamientos con y NPs-FeO presentaron un aumento en la actividad antioxidante, principalmente en las actividades TEAC, CUPRAC y DPPH en las hojas, con diferencias significativas entre tratamientos. Por lo tanto, el uso de levaduras del suelo encapsuladas es una alternativa viable para su aplicación en vegetales para mejorar la biosíntesis y acumulación de compuestos fenólicos en la lechuga y otros cultivos.