El presente trabajo describe el diseño y desarrollo de una metodología innovadora de preconcentración altamente eficiente, rápida y económica, fundamentada en la implementación de un proceso de extracción en fase sólida en combinación con la utilización de hidróxidos dobles en capas (LDH) y electroforesis capilar, con el propósito de llevar a cabo el análisis cuantitativo de naproxeno (NPX), diclofenaco (DFC) e ibuprofeno (IBP) en diversas muestras de aguas de origen ambiental. Se llevó a cabo un minucioso estudio sistemático de la composición del sistema LDH, teniendo en cuenta detalladamente los posibles efectos de los aniones presentes en las intercapas, tales como el nitrato (NO3−), cloruro (Cl−), carbonato (CO32−), benzoato (BenO−) y dodecil sulfato (SDS−), así como también se consideró el impacto de la relación molar en dicha composición. La composición óptima de la mezcla de MgAl/Cl−-LDH (Mg:Al en una proporción de 1.5:1.0) se integró en un sistema de extracción en fase sólida (SPE): manteniendo un pH neutro, utilizando una cantidad fija de LDH (15 mg), y ajustando la capacidad de extracción, se logró obtener un rendimiento que osciló entre el 79.71% y el 83.11% para los tres fármacos antiinflamatorios no esteroideos que fueron analizados. Se logró obtener una tasa de recuperación de hasta un impresionante 80.87% cuando se empleó ácido clorhídrico con una concentración de 0.01 M en metanol como agente eluyente, y se procesaron con éxito 50 mL de la muestra. En circunstancias ideales y perfectamente controladas, el intervalo de concentraciones lineales de la curva de calibración oscila entre 18.02 y 200 µg L-1, presentando límites de detección que se sitúan en un rango que va desde 6.03 hasta 18.02 µg L-1 para los tres antiinflamatorios no esteroides. La precisión y fiabilidad de la metodología se evaluó exhaustivamente en términos de repetitividad y reproducibilidad, logrando un porcentaje de desviación estándar relativa (%RSD) inferior al 10% en todos los casos analizados. El procedimiento propuesto fue implementado con el fin de llevar a cabo el análisis de diversas muestras de agua de origen ambiental, incluyendo muestras de agua embotellada, proveniente del grifo, recolectada de cisternas, extraída de pozos y tomada de ríos. El método desarrollado es una técnica altamente sofisticada y precisa que se combina de manera sinérgica con otros métodos analíticos avanzados para determinar de forma cuantitativa la presencia de agentes antiinflamatorios no esteroideos.