En los últimos años, los consumidores han demandado cada vez más productos alimenticios nutritivos, saludables y frescos con alta calidad organoléptica. La sandía es rica en agua, que es 92% obligatoria para el funcionamiento del cuerpo, y contiene varias vitaminas, aminoácidos, antioxidantes, carotenoides y licopenos con diversos beneficios para la salud. El presente estudio examina el efecto combinado de ultrasonido (US) y microondas (MW) en las características fisicoquímicas y fitoquímicas del jugo de sandía durante el almacenamiento (hasta 120 días). Se empleó la sonicación durante diferentes intervalos de tiempo, particularmente de 2 a 8 minutos a una frecuencia de 20 kHz y una potencia de 525 W, mientras que el microondas se aplicó en dos intervalos de tiempo diferentes (1 min 50 s y 2 min) a una potencia de 1000 W y una frecuencia de 2450 MHz. El producto se almacenó a 4 grados Celsius hasta 120 días para su posterior examen. Nuestros resultados revelaron que el tratamiento T (10 min de ultrasonido y 1 min 50 s de microondas) manifestó el máximo valor de turbidez (3.00), acidez (0.15%), contenido de vitamina C (202.67 mg/100 mL), fenoles (852.57 mg GAE/100 mL), flavonoides (1970.9 ug CE/100 mL) y actividad antioxidante total (8650.3 ug equivalente de ácido ascórbico/mL de jugo). La sonicación en combinación con microondas demostró ser una técnica eficiente para aumentar el potencial antioxidante del jugo de sandía. Por lo tanto, los tratamientos de US y MW pueden incorporarse para mejorar la liberación fitoquímica y la vida útil del jugo de sandía.