El sector agrícola genera una cantidad significativa de desechos, la mayoría de los cuales no se utiliza de manera productiva y se está convirtiendo en un peligro tanto para la salud mundial como para el medio ambiente. Debido a la relevancia prometedora de los agroresiduos en los sectores agroalimentario y farmacéutico, se producen diversos bioproductos y nuevas moléculas biológicamente activas a través de técnicas de valorización. La valorización de los desechos agrícolas implica métodos de pretratamiento físicos, químicos y biológicos, incluidos los métodos verdes. El desarrollo de bioactivos y bioproductos a partir de los desechos agrícolas ha sido ampliamente investigado en los últimos años. Las nanocápsulas ahora se utilizan para aumentar la eficacia de las moléculas bioactivas en aplicaciones alimentarias. Esta revisión aborda varios métodos de valorización de agroresiduos, bioproductos con valor agregado, la recuperación de compuestos bioactivos y sus usos. Además, también cubre el estado actual de las estrategias de micro y nanoencapsulación de bioactivos y sus aplicaciones.