Mill. (Plumbaginaceae) es un género que comprende muchas especies, algunas de las cuales se informa que poseen alta bioactividad y se utilizan como alimentos, hierbas medicinales y forraje. Aquí informamos sobre el uso de diferentes solventes eutécticos profundos (DES) y DES naturales (NADES) para estudiar la composición fitoquímica de plantas del género Mill. La mayoría de los solventes orgánicos comúnmente utilizados para extraer fitoquímicos de las plantas son peligrosos para la salud y pueden dañar el medio ambiente. Por lo tanto, su reemplazo por solventes ecológicos, particularmente NADES, es deseable. Realizamos extracciones asistidas por ultrasonido de las partes aéreas de las especies utilizando estos solventes, seguidas de la caracterización de los fitoquímicos mediante cromatografía líquida con espectrometría de masas de alta resolución. El ácido gálico y los derivados de la miricetina representaron aproximadamente el 60 y el 27% de todos los compuestos, respectivamente, representando así más del 80% de los compuestos caracterizados en las plantas analizadas. El mejor rendimiento de extracción tanto para flavonoides como para ácidos orgánicos se logró utilizando el NADES cloruro de colina/glicol etileno (relación 1:3), mejorando las recuperaciones en aproximadamente un 20% en comparación con el uso de metanol y mezclas de metanol/agua. Estos resultados indican la posibilidad de reemplazar los solventes orgánicos convencionales por otros más ecológicos, reduciendo el uso de solventes tóxicos y mejorando el tratamiento de las muestras. Además, se estudiaron posibles nuevas especies de plantas en el sur de España con el método optimizado.