O objetivo do presente trabalho foi avaliar o desempenho do camarão Litopenaeus vannamei e da tilápia Oreochromis niloticus em sistema multitrófico integrado (IMTA) juntamente com a tecnologia de bioflocos (BFT) com diferentes predominâncias bacterianas: quimioautotrófico e heterotrófico. Para a realização do trabalho foram desenvolvidos dois tratamentos (em triplicata): TQ (quimioautotrófico) e TH (heterotrófico). O tratamento TQ foi iniciado 46 dias antes da estocagem dos animais, com fertilização inorgânica, utilizando sais de cloreto de amônia e nitrito de sódio. Já no tratamento TH foi realizada fertilização orgânica após a estocagem dos animais, com melaço de cana de açúcar assim que a amônia total (NAT) atingiu 1 mg L-1. Foram utilizados 400 camarões m-2 (0,98 ± 0,04 g) e 45 alevinos de tilápia m-3 (25 ± 0,50 g), mantidos durante 86 dias em tanques com 16 m3 e 4 m3 de volume útil, respectivamente. Ocorrendo a recirculação contínua da água entre os tanques. Os parâmetros de qualidade da água como temperatura, oxigênio e pH foram monitorados diariamente. Amônia total, nitrito, nitrato, fosfato, sólidos suspensos totais e sólidos sedimentáveis eram monitorados duas vezes na semana. Foram realizadas biometrias semanais dos camarões, e quinzenais dos peixes para acompanhar o desempenho de crescimento dos animais. Com os dados obtidos nestes procedimentos foram realizados os seguintes cálculos: peso médio final, ganho de peso semanal, taxa de conversão alimentar, sobrevivência, ganho de biomassa e produtividade. Os resultados demonstraram que a fertilização prévia no tratamento quimioautotrófico (TQ) evitou altas concentrações dos compostos nitrogenados por um longo período de tempo, devido ao estabelecimento prévio das bactérias no sistema, comparado ao tratamento heterotrófico (TH). O aumento dos compostos nitrogenados no tratamento heterotrófico ocasionou em um maior uso de água, redução da ração e consequentemente menor desempenho de crescimento do camarão comparado ao sistema quimioautotrófico. O desempenho de crescimento do peixe não foi afetado pelos tratamentos. Portanto, o uso de fertilizações prévias no tratamento quimiaoautotrófico (TQ) possibilitou maior peso final e produtividade de camarão no sistema integrado, além de maior sustentabilidade ambiental com zero renovação de água.