La contaminación ambiental por elementos potencialmente tóxicos (EPT) y microplásticos (MP) representa una problemática emergente con implicaciones para la salud humana y ecosistémica. En este contexto, la presente investigación tuvo como objetivo evaluar la relación entre las concentraciones de EPT y MP en matrices bióticas y abióticas de agroecosistemas en la Reserva de la Biosfera Barranca de Metztitlán (RBBM), así como analizar su potencial riesgo ecológico y para la salud. La metodología integró análisis espaciales mediante sistemas de información geográfica (SIG), así como estrategias de monitoreo y biomonitoreo ambiental. Con el uso de SIG se identificaron zonas con distintos niveles de riesgo de contaminación, destacando áreas de riesgo medio y medio-alto asociadas a la presencia de actividades agrícolas y urbanas. Posteriormente, se seleccionaron sitios de muestreo en los que se determinaron concentraciones de Pb, Cd y Hg en suelo, agua de riego, cultivos y sangre de aves, así como la presencia de MP en suelo, agua y en el contenido gástrico de aves. Los resultados evidenciaron que el suelo actúa como el principal reservorio de EPT, mientras que el Cd y el Hg también se detectaron en el agua de riego, en ocasiones superando los límites permisibles. Se observó bioacumulación de EPT en cultivos destinados al consumo humano, particularmente en frijol y maíz, con concentraciones que, en algunos casos, excedieron los estándares internacionales, lo que implica un riesgo a la salud. En aves utilizadas como biomonitores, se detectaron concentraciones de Cd y Hg asociadas a una exposición reciente y a posibles efectos subletales. Asimismo, se identificó la presencia de MP en todas las matrices evaluadas, lo que evidencia su distribución y su potencial de interacción con EPT. Las correlaciones entre las concentraciones de EPT y MP entre matrices sugieren una dinámica compleja, influida por múltiples factores ambientales. En conjunto, los resultados revelan la existencia de un escenario de contaminación moderada pero relevante en la RBBM, con implicaciones para la salud humana y para la fauna. Este estudio resalta la importancia del monitoreo ambiental integral y la necesidad de implementar estrategias de gestión y seguimiento en agroecosistemas ubicados dentro de áreas naturales protegidas.