Las fibras dietéticas constituyen una clase heterogénea de nutrientes que son clave en la prevención de diversas enfermedades crónicas. La mayoría de las fibras dietéticas son fermentadas por el microbioma intestinal y, por lo tanto, pueden modular la ecología y el metabolismo microbianos intestinales, lo que afecta la salud humana. Las fibras dietéticas pueden influir en la aparición de taxones bacterianos específicos, y este efecto varía entre individuos. El efecto de las fibras dietéticas en la diversidad microbiana es un tema de debate. La mayoría de los estudios de intervención con fibras dietéticas en el contexto de la obesidad y los trastornos metabólicos relacionados revelan la necesidad de una evaluación precisa del microbioma para comprender mejor la respuesta variable a las fibras dietéticas. Los estudios epidemiológicos confirman que una ingesta alta de fibra dietética está fuertemente asociada con una menor incidencia de muchos tipos de cáncer. Sin embargo, es necesario determinar el impacto de la intervención con fibras dietéticas específicas en el riesgo de cáncer, la eficacia y la toxicidad de la terapia, así como en la caquexia por cáncer. En esta revisión, se resumen los mecanismos por los cuales el microbioma intestinal puede mediar los beneficios fisiológicos de las fibras dietéticas en los contextos de obesidad, enfermedades cardiometabólicas y cáncer, estando su incidencia claramente relacionada con una baja ingesta de fibra dietética.