Algal blooms, caused by the excessive growth of algae in aquatic ecosystems, pose significant environmental and public health challenges. Current treatment methods rely on chemical or mechanical interventions, which can lead to secondary pollution or disruption of aquatic habitats. Recently, deinoxanthin, a natural xanthophyll carotenoid, has received great attention as a novel algicidal agent against harmful algal species such as Microcystis aeruginosa. However, mass production of deinoxanthin has not yet been achieved and remains challenging for efficient controlling of algal blooms in freshwater. Here, we report the development of an engineered Deinococcus radiodurans that capable of producing deinoxanthin through rational metabolic engineering and optimization process. To achieve this, the genes crtB, crtE and dxs were first overexpressed in D. radiodurans to reinforce the metabolic flux towards deinoxanthin. Next, mevalonate pathway genes (mvaESK1K2D) were introduced into D. radiodurans genome to increase terpenoid precursor pools. The carbon source was further optimized to increase deinoxanthin production. The final engineered D. radiodurans was able to produce 394±17.6 mg/L of deinoxanthin, which was approximately 4.5 times higher than that produced by the wild-type strain (88.3±3.4 mg/L). Subsequently, algalcidal activities of deinoxanthin were evaluated using three algal species (Scenedesmus ginzbergeri, Pseudokichneriella subcaptitata, and Psuedanabaena minima). As a result, growth inhibition and cell disruption were observed in all tested algal species when 38 ug/mL of deinoxanthin was treated. The enhanced production of deinoxanthin and its superior algicidal activity offer an effective and eco-friendly solution for managing algal blooms in freshwater ecosystems.