En el presente trabajo, se han reportado los resultados de la respuesta acústica no lineal de la propagación de ondas ultrasónicas al monitorear el progreso del daño inducido por fatiga en especímenes de acero al carbono C45 con muescas. Se fijaron dos sondas ultrasónicas a los especímenes durante las pruebas. La señal de entrada fue de tipo sinusoidal, mientras que la señal de respuesta ultrasónica correspondiente fue adquirida y registrada en cada etapa de la prueba mediante un osciloscopio digital. Se realizó un estudio de frecuencia no lineal sobre los datos adquiridos para evaluar el cambio en los coeficientes de no linealidad de segundo y tercer orden beta1 y beta2, respectivamente, en los especímenes probados. Los resultados ultrasónicos se correlacionaron con la deformación plástica en la punta de la muesca en las fases iniciales de la fatiga y la degradación de la rigidez. Los resultados mostraron un aumento significativo en la no linealidad de segundo orden beta1 en las primeras etapas de la vida útil de la fatiga. Posteriormente, a partir de aproximadamente el 30-40% de la vida útil de la fatiga, la no linealidad de beta1 aumenta. Antes del fallo final, del 80 al 85% de la vida útil de la fatiga, la no linealidad de segundo orden aumenta aún más en las etapas de propagación de la grieta. El parámetro no lineal de tercer orden beta2 fue menos sensible al daño que el parámetro beta1, mostrando un aumento rápido solo a partir de aproximadamente el 80 al 85% de la vida útil de la fatiga. El método propuesto demostró ser válido para detectar daños inducidos por fatiga y predecir la vida útil de los materiales metálicos.