La contaminación de los ecosistemas acuáticos es una problemática de carácter global, y está influenciada por diferentes actividades antropogénicas que emiten descargas de aguas residuales principalmente industriales y urbanas, y pueden causar pérdida de biodiversidad, así como daños a la salud pública. El objetivo de la presente investigación fue evaluar el potencial prooxidante inducido por metales pesados en el agua de la sub cuenca del alto Atoyac considerada la tercera región hídrica más contaminada de México, para lo cual se realizaron bioensayos con el biomodelo Danio rerio exponiéndolos durante 28 días al agua de las zonas de muestreo, y determinar biomarcadores de exposición a metales pesados y de estrés oxidativo como metalotioneínas, malondialdehido y oxido nítrico. Las zonas de muestreo fueron: Z1 (zona agroforestal); Z2 (zona urbana) y Z3 (zona rural con industrias). Los resultados de la evaluación fisicoquímica básica presentaron marcadas diferencias entre las zonas de muestreo. Los parámetros de la zona 1 estuvieron dentro de los límites máximos permitidos por las normas oficiales mexicanas, no así en las zonas 2 y 3 donde resalta la contaminación orgánica de DBO5 y DQO con incrementos por arriba del 200 % con relación a la zona 1. La cantidad de oxígeno disuelto mostró decrementos del 80 % y 91 % en las zonas 2 y 3 respectivamente con relación a la zona 1. Lo que indica el estado anóxico del río y la poca capacidad de autodepuración que presenta en estas localidades. Los resultados del análisis de metales pesados indicaron que en la zona de muestreo 3,  sólo el 20 % de los parámetros evaluados cumplieron con los límites máximos permitidos por la Norma Oficial Mexicana. Además, la zona de muestreo 3 presentó las concentraciones más altas de metales pesados con incrementos de hasta 600 % con relación a la zona 1, como en el caso del mercurio. Con respecto al análisis de estrés oxidativo, los peces con mayor impacto fueron los peces expuestos a las muestras de la zona 3; ya que los biomarcadores mostraron niveles alrededor de 56, 125 y 167 % más altos que los de la zona 1. Como consecuencia de este trabajo se evidencia el alto riesgo que representa el estado del río a la salud pública por lo que es aconsejable el monitoreo rutinario de metales pesados a lo largo de la cuenca y establecer estándares mas estrictos.