Se ha demostrado que el tolueno es altamente tóxico para humanos y animales y puede causar daño a varios tejidos. Sin embargo, los estudios que informan sobre sus efectos en la función ovárica son aún limitados. En este estudio, investigamos el efecto in vivo del tolueno utilizando ratas Wistar hembras. Encontramos que la exposición al tolueno disminuyó el peso ovárico y afectó la estructura ovárica al aumentar el número de folículos en crecimiento anormal. Además, aumentó significativamente los niveles de progesterona y testosterona. También mostramos que la exposición al tolueno disminuyó la proteína GDF-9 y su gen codificante. Además, inhibió la expresión de la mayoría de los genes involucrados en la proliferación y diferenciación de células de la granulosa. El ensayo TUNEL mostró que la apoptosis ocurrió solo en las dosis media y alta (4000 y 8000 ppm, respectivamente), mientras que no se observó efecto en la dosis baja (2000 ppm). Curiosamente, mostramos que la exposición al tolueno indujo la autofagia, ya que la proteína LC3 y su gen codificante aumentaron significativamente para todas las dosis de tratamiento. Estos resultados pueden sugerir que la activación de la autofagia a una baja dosis de exposición fue para proteger las células ováricas contra la muerte al inhibir la apoptosis, mientras que su activación a altas dosis de exposición desencadenó la apoptosis, llevando a la muerte celular.