Las microalgas son bien conocidas por sus capacidades de sorción de metales, pero su potencial en la remediación de compuestos orgánicos hidrofóbicos ha recibido poca atención en las regiones polares. Evaluamos en el laboratorio la capacidad de una microalga antártica para remediar hidrocarburos diésel y también investigamos los cambios fisiológicos consecuencia de la exposición al diésel. Utilizando un enfoque taxonómico polifásico, el aislado microalgal, WCY_AQ5_1, originalmente muestreado de la Isla Greenwich (Islas Shetland del Sur, Antártida marítima) fue identificado como sp. (OQ225631), una línea recientemente establecida dentro del clado redefinido. Durante una incubación experimental de nueve días, se eliminó el 57.6% del diésel (~3.47 g/L) a través de biosorción y biodegradación, demostrando el potencial de la cepa para la fitoremediación. La espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier confirmó la adsorción de aceite de acuerdo con sus características hidrofóbicas. En general, la degradación predominó sobre la sorción de diésel. El análisis cromatográfico confirmó que la cepa metabolizó eficientemente alcanos de longitud de cadena media (C-7 a C-21), particularmente el heneicosano. El cultivo mixotrófico utilizando diésel como fuente de carbono orgánico bajo un régimen de luz constante alteró la relación car/chl-a y desencadenó actividades vacuolares. Se observaron un pequeño número de gotas lipídicas intracelulares en el séptimo día de cultivo en imágenes de microscopía electrónica de transmisión. Esta es la primera confirmación de la capacidad de remediación de diésel en una microalga verde antártica.