La contaminación derivada del diésel antropogénico en las aguas costeras del Mediterráneo es de gran preocupación. Las soluciones basadas en la naturaleza, como la fitorremediación, se consideran tecnologías prometedoras para eliminar contaminantes de los entornos marinos. El objetivo de este trabajo fue investigar la tolerancia de la alga autóctona mediterránea (Forsskal) Lamouroux al combustible diésel y su potencial de degradación de hidrocarburos. Se determinaron cambios en rasgos, incluida la abundancia y estructura de su comunidad bacteriana asociada, mediante técnicas de microscopía de fluorescencia y secuenciación de nueva generación. Se analizaron talos expuestos artificialmente a concentraciones crecientes de combustible diésel durante 30 días y talos recolectados de tres sitios naturales con diferentes niveles de hidrocarburos derivados del diésel en el agua de mar. Se aplicó cromatografía de gases para determinar el potencial de degradación de hidrocarburos del alga. En general, en condiciones controladas, la menor concentración de diésel (0.01%) no afectó la supervivencia y el crecimiento, mientras que la mayor concentración (1%) resultó en alta mortalidad y daños en las hojas. De manera similar, solo los talos naturales, recolectados en el sitio marino más contaminado (750 mg L), presentaron daños. Una mayor abundancia de bacterias epifíticas, con una mayor abundancia relativa de bacterias del género Vibrio, se correlacionó positivamente con el estado de salud del alga, así como con su capacidad de degradación del diésel. En conclusión, se toleraron y degradaron concentraciones moderadas de compuestos derivados del diésel en el agua de mar, especialmente cambiando la abundancia y la estructura de la comunidad de su recubrimiento bacteriano. La protección y explotación de esta simbiosis natural de alga-bacterias autóctonas representa una estrategia útil para mitigar la contaminación por hidrocarburos en entornos costeros mediterráneos moderadamente contaminados.