La creciente preocupación por la calidad y seguridad alimentaria ha impulsado la búsqueda de aditivos para conservar productos perecederos como el salmón. El objetivo de este estudio fue evaluar la tecnología de ultrasonido para la extracción de compuestos fenólicos de desechos de hojas de maqui (MLW) y evaluar su efecto en la conservación del salmón. MLW, obtenido después de un proceso de infusión (4% p/v, 80°C, 5 min), se sometió a una extracción fenólica asistida por ultrasonido. El proceso se optimizó utilizando un diseño Box-Behnken y se comparó con métodos de extracción convencionales. Los parámetros optimizados fueron 6 minutos, MLW:agua = 1:30 y 70 W de potencia de ultrasonido, obteniéndose altos valores de compuestos fenólicos totales (44,26 mg equivalentes de ácido gálico/g peso seco) y capacidad antioxidante in vitro (FRAP: 301,21 y ORAC: 41,64 µmol Equivalentes de Trolox/g peso seco). El contenido fenólico del extracto optimizado y del control se determinó utilizando UPLC-ESI-MS/MS. La extracción por ultrasonido arrojó una mayor cantidad de compuestos fenólicos (953,02 µg/g peso seco) en comparación con las técnicas de extracción convencionales utilizando agua (504,93 µg/g peso seco) y metanol:agua:acetona (3:4:3, v:v) (697,26 µg/g peso seco). El extracto MLW optimizado se agregó al salmón crudo y se sometió a tratamiento térmico (95 ºC x 40 min). Después de 14 días de almacenamiento, el salmón tratado con MLW mostró niveles cuatro veces menores de sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico que la muestra desprovista de este antioxidante natural. Este estudio destaca el uso del ultrasonido como una tecnología amigable con el medio ambiente que permite la extracción de compuestos fenólicos de desechos de hojas de maqui con potencial aplicación como conservante en el almacenamiento del salmón.