This paper addresses the association between socio-scientific controversies and key competencies in sustainability from science education (SE) and environmental education (EE), specifically in initial teacher training (ITT). It is suggested that new research opportunities are also obtained from the articulation between SE and EE, with those on the factors that affect the development of the key competencies outlined by Wiek et al. (2011) being particularly relevant. In order to verify this proposal, quantitative methodologies were used, which investigate the concepts of socio-scientific controversies and the relative degree of deployment of key competencies for sustainability. In order to achieve this, the BIOHEAD-citizen questionnaire and a case study test evaluated with rubrics were applied to trainee teachers to collect evidence of conceptions of controversies in various topics and the relative degree of development of three competencies, namely, systems thinking, strategic, and normative competencies. The association of both sets of data was done with linear models, based on the score for each competency as a dependent variable. The best model obtained shows a statistically significant explanation of systems-thinking on the part of two systems of conceptions: socio-environmentally negative and socio-political religious; whereas for the other two competencies (strategic and normative) no independent variable resulted in a relevant model. These results suggest that conceptions are important for the development of key competencies, supporting the importance of a symbiotic relationship between SE and EE, the ’implications of which are discussed for ITT.Este artículo aborda la asociación entre las controversias socio-científicas, así como las competencias clave para la sostenibilidad desde la educación en ciencias (EC) y la educación ambiental (EA), específicamente en la formación inicial docente (FID). Se propone que desde la articulación entre la EC y la EA también se obtienen nuevas oportunidades de investigación, siendo relevantes aquellas sobre los factores que afectan al desarrollo de las competencias claves de Wiek y sus colegas (2011). Para verificar lo propuesto se utilizaron metodologías cuantitativas que indagan en las concepciones de las controversias socio-científicas y en el grado relativo de despliegue de las competencias clave para la sostenibilidad. Para ello, se aplicó el cuestionario BIOHEAD-citizen y un test de caso de estudios evaluado con rúbricas a profesores y profesoras en formación respectivamente, con el fin de recopilar evidencia de las concepciones de controversias de temas variados y el grado relativo de desarrollo de las competencias en pensamiento sistémico, de estrategia y normativa. La asociación de ambos datos se realizó con modelos lineales, a partir del puntaje por competencia como variable dependiente. El mejor modelo obtenido presenta una explicación estadísticamente significativa del pensamiento sistémico por parte de dos sistemas de concepciones: socio-ambientalmente negativo y sociopolítico religioso; en cambio, para las otras dos competencias (estrategia y normativa) ninguna variable independiente resultaba en un modelo relevante. Estos resultados sugieren que las concepciones sí son importantes para el desarrollo de competencias clave, respaldando la importancia de una articulación entre la EC y la EA, cuyos alcances para la formación inicial docente son discutidos en el artículo.