La gestión inadecuada de los residuos agrícolas impacta significativamente en el medio ambiente, la salud y la economía. Esta contaminación proviene de la subutilización, la falta de conciencia y el tratamiento insuficiente de los residuos agrícolas. Los desperdicios de frutas y verduras son fuentes valiosas de compuestos bioactivos. Este estudio tuvo como objetivo revalorizar los residuos desechados de los chiles habaneros rojos (Jacq.) extrayendo compuestos bioactivos a través de diferentes procesos de extracción: maceración (ME), maceración asistida por ultrasonido (US), extracción Soxhlet (SE), extracción con fluido supercrítico (SFE) y extracción con fluido supercrítico con co-solvente (SFEC). Los procesos de extracción tuvieron efectos significativos en la eficiencia de extracción y el perfil fitoquímico (recuperación de capsaicinoides y carotenoides). Los resultados indicaron que el proceso de mayor eficiencia fue SFEC, además de su alta recuperación de fitoquímicos (14.9 mg de capsaicinoides totales y 292.09 ug de carotenoides totales por gramo de muestra). En cuanto al perfil fitoquímico del extracto, el proceso de maceración produjo la concentración más alta de compuestos, seguido por US y SFEC. Estos datos revelan que se recomienda el uso de los procesos de SFE y SFEC para extraer fitoquímicos con actividad biológica de los residuos de chile habanero rojo para diversas aplicaciones industriales.