Las mermeladas son productos ampliamente consumidos elaborados tradicionalmente a base de frutas y sacarosa; sin embargo, su alto contenido de azúcar se ha asociado con enfermedades no transmisibles como la obesidad y la diabetes tipo 2. Por ello, existe un creciente interés por desarrollar alimentos funcionales con mejores propiedades nutricionales y efectos benéficos para la salud. El objetivo de este estudio fue evaluar una mermelada funcional a base de nopal, aguamiel, harina de chía y diferentes concentraciones de xoconostle (0%, 1%, 2% y 3%), mediante análisis fisicoquímicos (pH, acidez, textura y color), químico-proximales, microbiológicos, sensoriales, capacidad antioxidante (ABTS•*, DPPH• y FRAP) y bioaccesibilidad in vitro. Los datos se evaluaron mediante un análisis ANOVA con un nivel de significancia del 95%. Los resultados mostraron que las mermeladas con xoconostle presentaron menor acidez (0.48–0.65%) y mayor pH (5.39–5.65) en comparación con la mermelada control (1.23% de acidez y pH 4.91). Los valores de actividad de agua (0.82–0.87) se mantuvieron dentro de rangos seguros para evitar crecimiento microbiano. En el análisis químico-proximal, las formulaciones con xoconostle destacaron por su mayor contenido de proteína (1.12–1.36%) y fibra (4.25–4.68%), asociado a los ingredientes funcionales. En la evaluación sensorial, la mermelada T1 fue la mejor evaluada, especialmente en olor y sabor. El resultado del análisis sensorial arrojó que la mermelada T1 fue la de mayor agrado, esta muestra fue utilizada para determinar su capacidad antioxidante y bioaccesibilidad in vitro. Los porcentajes de fracción bioaccesibilidad por método FRAP fue de 56.6%, ABTS 10.7%, DPPH 19.1% y fenoles 4.2%. En conclusión, las mermeladas elaboradas con nopal, aguamiel, chía y xoconostle representan una alternativa saludable con buena estabilidad fisicoquímica, valor nutricional y propiedades antioxidantes, siendo la formulación T1 la más aceptada sensorialmente y con mejores características antioxidantes.