La producción de nanocelulosa ha atraído una mayor atención en las últimas décadas y ahora es la segunda prioridad de la bioeconomía europea. El número de artículos publicados sobre nanocelulosa se ha multiplicado por seis en los últimos cinco años y los estudios sobre celulosa nanofibrilada (CNF) representan casi el 65% de esa literatura. Los estudios de los últimos años se han centrado en la producción de naftalenos clorados a escala industrial, ya que se ve obstaculizada por el alto consumo y el alto costo de energía. El pretratamiento químico de fibras de celulosa es esencial para mejorar la nanofibrilación y disminuir el consumo de energía. Además, se espera que los naftalenos clorados funcionalizados y la celulosa bacteriana (CB) dotada de propiedades adicionales se utilicen para aplicaciones de alto valor añadido. Este material a nanoescala es de base biológica, biodegradable y biocompatible, con propiedades mecánicas y de barrera muy prometedoras, aunque su alta hidrofilicidad es un factor limitante para algunas aplicaciones. La modificación de CNF y BC también es un paso clave para mejorar su compatibilidad con diferentes matrices macromoleculares en la elaboración de materiales compuestos. Esta revisión tiene como objetivo proporcionar una guía sobre las posibilidades de pretratamiento químico de CNF, optimizar su producción e informar exhaustivamente de las técnicas de modificación química de CNF y BC disponibles capaces de producir materiales de alto valor agregado.