Los ecosistemas de agua dulce han estado experimentando diversas formas de amenazas, principalmente desde el siglo pasado. La gravedad de este escenario adverso presenta desafíos sin precedentes para la salud humana, el suministro de agua, la agricultura, la silvicultura, los sistemas ecológicos y la biodiversidad, entre otras áreas. A pesar de los avances realizados en diversas técnicas de biomonitoreo adaptadas a países y comunidades bióticas específicas, existen limitaciones significativas, particularmente en la evaluación y cuantificación de la biodiversidad y su interacción con factores perjudiciales. Incorporar técnicas modernas en las metodologías de biomonitoreo presenta un tema desafiante con múltiples perspectivas y afirmaciones. Esta revisión tiene como objetivo presentar una visión general completa de los avances contemporáneos en el biomonitoreo de agua dulce, específicamente mediante la utilización de metodologías ómicas como la genómica, metagenómica, transcriptómica, proteómica, metabolómica y multi-ómicas. El presente estudio tiene como objetivo elucidar la razón detrás de la imperiosa necesidad de modernización en este campo. Esto se logrará presentando estudios de caso, examinando la diversa gama de organismos que han sido estudiados y evaluando los posibles beneficios y desventajas asociados con la utilización de estas metodologías. La utilización de técnicas avanzadas de bioinformática de alto rendimiento representa un enfoque sofisticado que requiere un alejamiento significativo de las prácticas convencionales del biomonitoreo contemporáneo de agua dulce. Las contribuciones significativas de las técnicas ómicas en el contexto de los elementos de calidad biológica (EQBs) y sus interpretaciones en problemas ecológicos son cruciales para los programas de biomonitoreo. Tales contribuciones se atribuyen principalmente a la identificación previamente pasada por alto de interacciones entre diferentes niveles de organización biológica y sus respuestas, aisladas y combinadas, a condiciones críticas específicas.