Os metais pesados podem atuar como micronutrientes ou oligoelementos importantes em funções fisiológicas das espécies vegetais, entretanto a exposição a níveis tóxicos de metais pesados causa desequilíbrios ambientais. Neste contexto, o uso da fitorremediação em áreas contaminadas por metais pesados pode representar uma alternativa eficiente e de baixo custo para a descontaminação ambiental. O presente estudo objetivou avaliar as respostas fisiológicas e bioquímicas de plantas de feijão-mungo expostas a níveis crescentes de cobre e cádmio visando avaliar a tolerância destas plantas aos estresses impostos. Para tal, dois experimentos independentes foram executados para avaliar o efeito dos níveis crescentes de cobre e cadmio nas respostas fisiológicas (crescimento, biomassa e pigmentos fotossintéticos) e bioquímicas (solutos orgânicos e sistema antioxidantes) das plantas de feijão-mungo. Registrou-se efeito significativo dos níveis de crescentes de cobre e cádmio em todos os parâmetros avaliados. Os níveis crescentes de cobre induziram redução na massa seca da parte aérea e das raízes, altura das plantas, comprimento das raízes e níveis de clorofilas, amônia livre e aminoácidos livres totais. Em contrapartida, os níveis de carotenoides, antocianinas e da concentração de carboidratos solúveis totais, prolina livre, proteínas solúveis e ureídeos foram incrementados em resposta a presença de cobre. Nas plantas expostas ao cadmio, registrou-se decréscimo nos níveis de carboidratos solúveis totais, aminoácidos e ureídeos. Os níveis de prolina e amônia livre foram linearmente aumentados como resposta aos níveis crescentes de cádmio. O acúmulo destes compostos orgânicos em condições de estresse reflete a capacidade de realizar a osmorregulação quando as plantas são submetidas a condições adversas. Além do balanço de solutos orgânicos, houve alteração nos compostos relacionados com o metabolismo antioxidativo em resposta ao cobre e cádmio. Em resposta aos metais pesados, os níveis de peroxido de hidrogênio, a peroxidação lipídica e as formas reduzidas de ascorbato e glutationa foram incrementados. A atividade das enzimas dismutase do superóxido e peroxidase de fenóis foi significativamente aumentada em resposta a exposição aos metais pesados. Nota-se que os metais pesados cobre e cádmio causam efeitos tóxicos a partir das doses mais baixas que foram aplicadas, entretanto as plantas mantem seu crescimento e metabolismo quando expostas a estes estressores indicando que podem ser cultivadas em solos contaminados com metais pesados.