Las terapias antitumorales basadas en Plasma Atmosférico Frío (CAP) son un campo médico emergente. En este trabajo, evaluamos los efectos del CAP en el cáncer de vejiga. Se utilizaron dos líneas celulares de cáncer de vejiga, HT-1376 (etapa III) y TCCSUP (etapa IV). Se realizaron ensayos de proliferación celular evaluando la actividad metabólica (ensayo MTT) y el contenido de proteínas (ensayo SRB). La viabilidad celular, el ciclo celular y el potencial de membrana mitocondrial se evaluaron mediante citometría de flujo. Las especies reactivas de oxígeno y nitrógeno (RONS) y el glutatión reducido (GSH) se evaluaron por fluorescencia. Los ensayos se llevaron a cabo con diferentes tiempos de exposición al CAP. Para ambas líneas celulares, obtuvimos una reducción significativa en la actividad metabólica y el contenido de proteínas. Hubo una disminución en la viabilidad celular, así como un arresto del ciclo celular en fase S. El potencial de membrana mitocondrial se redujo significativamente. Hubo un aumento en el contenido de superóxido y óxido nítrico y una disminución en los contenidos de peróxido, mientras que el contenido de GSH no cambió. Estos resultados dependieron del tiempo de exposición, con pequeñas diferencias para ambas líneas celulares, pero en general, fueron más pronunciados en la línea celular TCCSUP. El CAP mostró tener un efecto antitumoral prometedor en el cáncer de vejiga, con mayor sensibilidad para la línea celular de alto grado.