The development of natural insecticides would help to decrease the negative impact of synthetic insecticides. Fumigant toxicity of essential oil of Tagetes filifolia Lag (Asterales: Asteraceae) and its major compounds were evaluated against Tribolium castaneum Herbst (Coleoptera: Tenebrionidae). The essential oils were analyzed by gas chromatography–mass spectrometry. The essential oil and (E)-anethole were the most toxic at 24 h against adult insects (CL50= 2.4 y 2.6 µL/mL water, respectively). Changes in the products of lipid peroxidation were evidenced by an increase in malondialdehyde content. Acetylcholinesterase activity in vitro, of T. castaneum adults, was also reported. (E)-anethole and estragole showed similar acetylcholinesterase inhibition (54 and 63%, respectively at 5 mM). The present study constitutes one of the first contributions to understanding the relationship between the insecticidal action of essential oil and oxidative stress.El desarrollo de insecticidas naturales podría ayudar a disminuir el impacto negativo de insecticidas sintéticos. La acción insecticida fumigante del aceite esencial (AEs) de Tagetes filifolia Lag (Asterales: Asteraceae) y sus compuestos principales fueron evaluados contra adultos de Tribolium castaneum Herbst (Coleoptera: Tenebrionidae). Los aceites esenciales fueron analizados por cromatografía gaseosa-espectrometría de masas. El aceite esencial y (E)-anetol mostraron mayor toxicidad contra insectos adultos a las 24 h (CL50= 2,4 y 2,6 µL/mL water, respectivamente). Se evidenciaron cambios en los productos de peroxidación lipídica por un incremento en el contenido de malondialdehído. También se estudió la actividad in vitro de la enzima acetilcolinesterasa de insectos adultos de T. castaneum. (E)-anetol y estragol mostraron similar inhibición de la enzima (54 y 63%, respectivamente a 5 mM). El presente estudio constituye una de las primeras contribuciones para comprender la relación entre la acción insecticida del aceite esencial y el estrés oxidativo.