El tomate es una de las principales hortalizas comercializadas y consumidas a nivel mundial. Numerosos estudios se han realizado para identificar poblaciones bacterianas asociadas a las plantas de tomate para desarrollar técnicas agrícolas más sustentables y mejorar el desempeño de las plantas. Basados en esta premisa, el objetivo del presente trabajo fue identificar la microbiota central de sustratos, raíces y frutos de tomate, así como las diferencias en la diversidad y abundancia relativa de las poblaciones bacterianas asociadas a plantas de tomate cultivadas en sistemas hidropónicos bajo fertilización orgánica y convencional. En el presente estudio se identificó que Proteobacteria es el filo más abundante (abundancia relativa >50%, P < 0.05) y que Bacillaceae, Microbacteriaceae, Nocardioidaceae, Pseudomonadaceae, Rhodobacteraceae y Sphingomonadaceae constituyen la microbiota central de la planta de tomate. De forma general, se observó la reducción (P < 0.05) de Hyphomicrobiaceae en sustratos, raíces y frutos de la fertilización orgánica, comparada con la convencional. La reducción (P < 0.05) en el crecimiento de la planta y el número de racimos cosechados en el sistema orgánico, comparado con el convencional, se asoció a un aumento de Flavobacteriaceae y a una reducción en Bradyrhizobiaceae, Caulobacteraceae, Chitinophagaceae Erythrobacteraceae, Nocardioidaceae y Streptomycetaceae. También se observó que la disminución (P < 0.05) en el color y la firmeza del tomate orgánico, comparado con el convencional, está asociada a un aumento (P < 0.05) de Enterobacteriaceae; además se identificó que este grupo bacteriano puede ser un potencial marcador microbiológico para analizar la calidad y vida de anaquel del fruto de tomate. Interesantemente, el presente trabajo reveló que los tejidos de la planta de tomate son un nicho ecológico para la colonización y replicación de Enterobacteriaceae, resaltando el potencial papel que podría jugar este tipo de cultivo en la propagación y replicación de patógenos intestinales que amenazan la salud humana. En conjunto, los resultados del presente trabajo representan información fundamental para el estudio y desarrollo de estrategias biotecnológicas para mejorar la productividad y calidad del cultivo de tomate.