Se prepararon nanocristales de celulosa (CNC) y nanocristales de celulosa oxidada 2,2,6,6-tetrametil-1-piperidiniloxil- (TEMPO-) (CNC-TEMPO) a partir de huesos de aceituna. Los nanocristales preparados se caracterizaron mediante microscopía electrónica de transmisión (MET), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y determinación del contenido en grupos carboxílicos. Los nanocristales preparados se utilizaron como elementos de refuerzo en nanocompuestos de quitosano, que se caracterizaron mediante difracción de rayos X (DRX) y propiedades de resistencia a la tracción. Además, se estudió in vitro la bioactividad de los nanocompuestos de quitosano preparados en fluido corporal simulado (SBF) mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopia de rayos X por difracción de electrones (EDX). Los resultados mostraron un efecto positivo de los nanocristales en las propiedades de resistencia a la tracción del quitosano y una notable reducción de su velocidad de disolución en SBF debido a la presencia de nanocristales de celulosa. Los nanocompuestos de quitosano que contenían CNC-TEMPO mostraron mayores propiedades de resistencia a la tracción y mayor velocidad de disolución en SBF que los que contenían nanocristales de celulosa. Los nanocompuestos que contenían CNC o CNC-TEMPO no pudieron formar cantidades significativas de hidroxiapatita (HAp) tras la inmersión en SBF durante un máximo de 4 semanas. Al añadir nanohidroxiapatita a las películas de nanocristales de quitosano/celulosa, se observó la formación de nuevos depósitos de hidroxiapatita. La presencia de nanocristales de celulosa en el quitosán/HAp dio lugar a la formación y deposición de mayores cantidades de nueva HAp que en el caso de utilizar quitosán/HAp sin nanocristales de celulosa.