Se evaluó el efecto de los parámetros de procesamiento (tiempo de homogeneización, velocidad de agitación y relacion aceite:agua) de nanoemulsiones de β-caroteno (ácido estéarico como fase oleosa) por medio de un diseño central compuesto (DCC), empleando la metodología de superficie de respuesta (MSR). El tamaño de partícula y la estabilidad de las nanoemulsiones (concentración de β-caroteno, color y actividad antioxidante) almacenadas durante 21 días a 25 y 4 ºC fueron seleccionadas como variables respuesta. El tamaño de partícula máximo obtenido fue de 1689.0 nm y mínimo de 418.8 nm, los cuales se ajustaron a un modelo de segundo orden con valores de R2 de 0.766 y 0.933 para 25 y 4 °C, respectivamente. El tamaño de partícula fue afectado directamente por el tiempo de homogeneización e inversamente proporcional a la velocidad de agitación y la relación aceite:agua, mientras que los parámetros de estabilidad como color y actividad antioxidante presentaron una disminución gradual durante el almacenamiento, mostrando una mayor estabilidad aquellas que fueron almacenadas a 4 ºC. Las condiciones óptimas estimadas para elaborar nanoemulsiones de β-caroteno minimizando el tamaño de partícula fueron para 25 °C tiempo homogeneización de 5.99 min, 5287 rpm y una relación aceite:agua de 0.8:99.2; para 4 ºC el tiempo de homogeneización de 5.99 min, 8002 rpm y una relación aceite:agua de 0.62: 99.38.