As plantas alimentícias não convencionais (PANC) são essenciais para a promoção de uma alimentação saudável e biodiversa, estimulando a Segurança Alimentar e Nutricional, aumentando o aporte nutricional e extra nutricional da dieta e contribuindo para mitigar a incidência de doenças crônicas não-transmissíveis. Os compostos fenólicos são substâncias extra nutricionais amplamente encontradas nessas plantas, como a monguba (Pachira aquatica Aubl.), uma PANC da família Malvaceae. Há escassez de dados sobre o impacto do processamento térmico no perfil bioativo da semente de monguba. O presente estudo investigou, além da composição centesimal da semente, o impacto de três condições de processamentos térmico no teor de compostos fenólicos e na atividade antioxidante das sementes de monguba. Os compostos fenólicos e a atividade antioxidante foram quantificados a partir do método de Folin-Ciocalteau e pelo método do ABTS, respectivamente. A semente da monguba apresentou valor calórico de 590 Kcal e predominância de lipídios dentre os macronutrientes, correspondendo a 46,3 ± 1,1%. Quanto aos processamentos aplicados, a amostra seca a 150°C ± 2ºC por 20 minutos apresentou melhores resultados para preservação de compostos fenólicos, com 1122,89 ± 45,93 mg de equivalente de ácido gálico (EAG)/100g, e para atividade antioxidante, com IC50 de 1,43 mg/mL. Conclui-se que o menor tempo de secagem está relacionado à maior preservação de fenólicos e, consequentemente, de atividade antioxidante, enquanto a amostra cozida e seca obteve maiores perdas por oxidação, volatilização e lixiviação.