Con el aumento dramático en el uso de películas agrícolas, los posibles riesgos ambientales asociados a ellas han estado recibiendo una amplia atención. La película biodegradable (BF) se considera una alternativa a la película de polietileno convencional (PF), pero su viabilidad para reemplazar a PF necesita ser verificada. Por lo tanto, realizamos un experimento de campo de dos años en la región del Plateau de Loess de China, explorando los efectos de la película biodegradable residual y la película de polietileno (RBF y RPF) en la humedad del suelo, raíces de maíz y productividad en diferentes niveles residuales (75 kg/ha, 150 kg/ha y 300 kg/ha). Independientemente del tipo de película residual, el contenido de agua del suelo (SWC), la densidad de longitud de raíces (RLD) y la densidad de área superficial de raíces (RSD) disminuyeron con el aumento del nivel residual; este fenómeno presentó diferencias significativas cuando el nivel residual superó los 150 kg/ha. Los diferentes órganos (raíz y tallo) del maíz difirieron en su sensibilidad y período de sensibilidad a la película residual. La tasa de degradación de dos años de RBF fue del 59.24%, que fue mayor que la de RPF. En comparación con los tratamientos de RPF, el SWC, RLD, RSD, biomasa y la relación raíz-tallo de los tratamientos de RBF estuvieron más cerca del tratamiento sin película residual en la segunda temporada de crecimiento de maíz. Después del experimento de dos años, en comparación con el rendimiento de grano, la eficiencia en el uso del agua y la eficiencia en el uso de la precipitación de los tratamientos de RPF, la de los tratamientos de RBF aumentó un 0.41-6.24%, 0.12-4.44% y 0.41-6.24%. La aplicación de BF para reemplazar a PF es beneficiosa para la producción sostenible de maíz en tierras secas, pero encontrar métodos eficientes para reciclar la película residual sigue siendo una prioridad.