Aloysia sonorensis, planta perene de la costa sur de Sonora, México, conocida como “Mariola”, ha sido utilizada para el tratamiento de enfermedades como resfriado, fiebre y dolor de estómago. Además, algunas especies del género Aloysia han mostrado actividad antiproliferativa contra líneas celulares cancerosas. Debido a ésto, el objetivo del presente trabajo fue determinar la actividad antiproliferativa de Aloysia sonorensis contra líneas celulares cancerosas e identificar los compuestos responsables de esta actividad. Las partes aéreas de la planta se extrajeron con metanol, el cual fue fraccionado con solventes orgánicos. Se determinó la actividad antiproliferativa del extracto metanólico, y sus fracciones, contra diferentes líneas celulares cancerosas, usando el método del MTT. La subfracción FH12 mostró citotoxicidad selectiva con valores de IC50 de 2.84 y 12.12 µg/mL contra las líneas celulares cancerosas RAW 264.7 y HeLa, respectivamente. La subfracción FH22 mostró valores de IC50 de 6.32 y 13.87 µg/mL contra las líneas celulares cancerosas M12.C3.F6 y HeLa, respectivamente. La fracción FAc1 mostró valores de IC50 de 9.42 y 8.93 µg/mL contra las líneas celulares cancerosas RAW 264.7 y M12.C3.F6, respectivamente. Se determinó la presencia del monoterpeno Piperitenona durante el proceso de fraccionamiento biodirigido.