La demanda mundial de hortalizas saludables está en constante crecimiento debido a cambios en las preferencias de los consumidores por alimentos sanos, frescos y nutritivos. En este contexto, se requiere investigar en nuevas técnicas para optimizar el rendimiento de hortalizas como el brócoli, en base al uso de fuentes de materia orgánica. El objetivo de la investigación fue evaluar el efecto de la utilización de vermicompost, acolchado orgánico y cobertura plástica en la producción sostenible de brócoli y en algunas propiedades del suelo. El estudio se realizó en plantas de brócoli cv. Legacy, en un terreno agrícola ubicado en la quebrada de Tucos del anexo La Tomilla, distrito Cayma, provincia y región Arequipa, Perú. El experimento fue establecido con un diseño de bloques completos al azar en arreglo factorial de parcelas dividas. El tipo de cobertura (acolchado orgánico, cobertura plástica, y sin cobertura) se estableció en las parcelas grandes, y las dosis de vermicompost (4 y 8 t ha-1) en las parcelas pequeñas; de la interacción de los factores, surgieron 6 tratamientos con tres repeticiones. Los resultados demostraron que la cobertura plástica junto a la incorporación de 8 t ha-1 de vermicompost mejoraron el rendimiento del cultivo de brócoli (16666,66 kg ha-1), con un 98% de la producción alcanzando calidad de primera y 2% de segunda. Además, este tratamiento mantuvo la materia orgánica (4,27%), pH (7,1), salinidad (1,22 dS m-1), y temperatura (13,3 oC) del suelo en valores aceptables para el cultivo. La mayor rentabilidad del cultivo de brócoli fue 96,8%, con la utilización de cobertura plástica y 4 t ha-1 de vermicompost.