El creciente desarrollo industrial en la esfera farmacéutica asociado al bienestar humano está emparentado con un mayor consumo de productos químicos aumentando la presencia en el medio ambiente de nuevos compuestos contaminantes. Diferentes estudios reportan la presencia de diversos fármacos en aguas superficiales y subterráneas, donde la contaminación proviene de la fabricación, disposición inadecuada de estos productos de una emisión desfocalizada mediante el exceso excretado por el consumo humano. Uno de los principales problemas con este tipo de contaminante es su resistencia a los procesos convencionales de tratamiento de aguas residuales, por lo que es imprescindible acudir a otras tecnologías que permitan su eliminación, como los procesos avanzados de oxidación. En el presente trabajo se estudió la degradación de disoluciones acuosas (sintéticas y reales) de diazepam (DZP) mediante ultrasonido de alta frecuencia, radiación gamma y UV, intensificados con peróxido de hidrógeno y reactivo de Fenton. La potencia y la frecuencia ultrasónicas óptimas de trabajo fueron 30,6 W y 862 kHz, respectivamente; las dosis adsorbidas de radiación gamma variaron entre los 0.1-5 kGy para gamma y en UV se empleó una lámpara de 254 nm y 11 W de potencia. La integración de cada proceso con el reactivo Fenton garantiza la eliminación total de los fármacos a los 5 minutos en la matriz sintética y más del 90 % en agua residual real. Se logró una disminución de la DQO y la DBO5 del agua residual con un 89,2 %, 82,1 % por debajo de los límites que exige la NC-27-2012.