La presente revisión se centra en el uso potencial del hologenoma como una herramienta para el estudio de problemas ambientales ocasionados por xenobióticos, particularmente de plaguicidas, metales pesados y antibióticos. La revisión aborda una visión general sobre el hologenoma y los avances en los últimos años, así como de las perspectivas y aplicaciones en cuestiones ambientales. Se enfatiza la problemática actual sobre el impacto de los xenobióticos en el ambiente, enfocándonos en el efecto de los plaguicidas sobre organismos no blanco y su microbiota; el impacto de los metales pesados sobre plantas leguminosas y sus bacterias simbiontes y el efecto de los antibióticos principalmente en el sector pecuario. Por último, se analizan algunos organismos modelo para el estudio del hologenoma, entre ellos insectos resistentes a plaguicidas y plantas resistentes a metales pesados desde un contexto de superorganismo u holobionte.