La produzione di nanocellulosa ha attirato maggiore attenzione negli ultimi decenni ed è ora la seconda priorità della bioeconomia europea. Il numero di articoli pubblicati sulla nanocellulosa è aumentato di sei volte negli ultimi cinque anni e gli studi sulla cellulosa nanofibrillata (CNF) rappresentano quasi il 65% di quella letteratura. Gli studi negli ultimi anni si sono concentrati sulla produzione di CNF a scala industriale, poiché ostacolata da elevati consumi energetici e costi. Il pretrattamento chimico delle fibre di cellulosa è essenziale per migliorare la nanofibrillazione e ridurre il consumo di energia. Inoltre, CNFS funzionalizzati e cellulosa batterica (BC) dotati di proprietà aggiuntive dovrebbero essere utilizzati per applicazioni ad alto valore aggiunto. Questo materiale su scala nanometrica è a base biologica, biodegradabile e biocompatibile con barriera e proprietà meccaniche molto promettenti, sebbene la sua elevata idrofilia sia un fattore limitante per alcune applicazioni. La modifica CNF e BC è anche un passo fondamentale per migliorare la sua compatibilità con diverse matrici macromolecolari nell’elaborazione di materiali compositi. Questa revisione mira a fornire una guida alle possibilità di pretrattamento chimico CNF, ottimizzarne la produzione e riferire in modo esaustivo le tecniche di modifica chimica CNF e BC disponibili in grado di produrre materiali ad alto valore aggiunto.