La marchitez del chile (Capsicum annuum) es causada por un complejo de hongos fitopatógenos del suelo, entre los que se encuentra Phytophthora capsici (Leonian) y ocasiona pérdidas en rendimiento del fruto desde el 10 hasta el 100 %; no obstante, hay suelos supresores que contienen microorganismos como Penicillium sp., antagónicos al oomiceto. Con este antecedente, se hicieron recolectas de ambos microorganismos en campo, mayormente en el Bajío guanajuatense, México, con el objetivo de identificar posible variabilidad a nivel molecular entre las cepas de los microorganismos aislados y su relación con su acción antagónica. Se determinaron los efectos antagónicos in vitro e in vivo de aislados selectos de Penicillium spp. sobre la cepa de P. capsici identificada como la más agresiva, así como el modo del control biológico del antagonista. Los agrupamientos de las cepas de Penicillium spp. no coincidieron con su acción antagónica sobre P. capsici (agrupamientos distantes ejercieron acciones similares de antagonismo), aunque la agresividad de P. capsici sí se asoció con un grupo en el que diferentes enzimas de restricción (Hha I, Hinf I y Hae III) no detectaron polimorfismos. De las 47 cepas de Penicillium spp. y siete de P. capsici obtenidas, se seleccionaron 30 del antagonista para la confrontación in vitro con la cepa más agresiva de P. capsici. Con los resultados de este ensayo se seleccionaron nueve antagonistas para la confrontación in vivo, de los que sobresalieron en esta prueba seis aislamientos, que sólo permitieron de 5 a 21 % de infección, en comparación con 85 % del testigo inoculado con el patógeno en ausencia de antagonistas. El efecto antagónico fue una combinación de inhibición por antibiosis, competencia por espacio y desintegración de micelio.