El árbol cuajilote (Parmentiera edulis D.C.) produce frutos fibrosos con un alto contenido de compuestos lignocelulósicos. Sin embargo, esta fruta y sus fibras apenas se han estudiado. Por este motivo, se realizó un estudio integral de su arquitectura celular, propiedades fisicoquímicas, micromecánicas y estructurales en dos etapas de madurez. Se usaron pruebas fisicoquímicas, microscopía de luz, confocal y electrónica, microindentación y difracción de rayos X para la caracterización de la fruta y sus fibras. El análisis químico mostró que las frutas inmaduras tienen el mayor contenido de celulosa (42.17%), pero en las frutas maduras el contenido de celulosa disminuye (32.76%) mientras que el contenido de lignina aumenta de 35.26 a 40.79%, causado por la lignificación de las fibras de esclerénquima. Los estudios microestructurales y micromecánicos en las diferentes regiones del fruto proporcionaron información relevante sobre su arquitectura celular, distribución de compuestos lignocelulósicos y su papel en las propiedades micromecánicas de sus fibras. El engrosamiento de la pared celular de las fibras de esclerénquima fue causado por la lignificación celular de las frutas maduras. Según los estudios fisicoquímicos y estructurales, las fibras de cuajilote son comparables a otras fibras obtenidas de cultivos ricos en compuestos lignocelulósicos. El estudio actual proporcionó nuevos conocimientos sobre la arquitectura celular de la fruta y los criterios para seleccionar la etapa de maduración adecuada para la extracción de celulosa o lignina. Además, se obtuvo información sobre las propiedades micromecánicas de sus fibras y qué disposición estructural podría ser más conveniente para el refuerzo mecánico de materiales biodegradables